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CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN MATERIALES AVANZADOS, S. C. POSGRADO Análisis de la calidad de la energía del sistema eléctrico de la empresa BIO-PAPPEL Tesis que como Requisito para obtener el Grado de Maestro en Energías Renovables presenta: Ing. David Alejandro Sifuentes Godoy Director de tesis: Dr. Mauricio Garza Castañón Durango, Dgo., Agosto de 2012
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CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN MATERIALES AVANZADOS, S. C.
POSGRADO
Análisis de la calidad de la energía del sistema eléctrico de la empresa BIO-PAPPEL
Tesis que como Requisito para obtener el Grado de Maestro en Energías Renovables presenta:
Ing. David Alejandro Sifuentes Godoy
Director de tesis: Dr. Mauricio Garza Castañón
Durango, Dgo., Agosto de 2012
ANÁLISIS DE LA CALIDAD DE LA ENERGÍA DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA EMPRESA BIO-PAPPEL
Agradecimiento
Mis más sinceros agradecimientos a la Universidad Tecnológica de Durango por la
oportunidad que me brindo para la realización de esta maestría, al Centro de
Investigaciones de Materiales Avanzados por las facilidades brindadas durante la
realización de mis estudios y agradezco el apoyo incondicional de mi familia y mi
esposa Daniela.
Gracias
iii
ÍNDICE
RESUMEN .............................................................................................................. 5
INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 7
ANTECEDENTES ................................................................................................... 8
Calidad de la energía ........................................................................................... 8
Factores de Pérdida de la Calidad ................................................................... 9
El Escenario Anterior en la Utilización de la E.E. ............................................. 9
El Escenario Actual ........................................................................................ 10
Cargas no Lineales del Usuario ..................................................................... 11
Resultados de la Mala Calidad de la E. E. ..................................................... 12
Normas de la calidad de la energía ................................................................... 12
IEEE 519-1992 ............................................................................................... 12
EN 50160 ....................................................................................................... 14
ANSI C84 ...................................................................................................... 21
ANSI/IEEE C62.41 1991 ................................................................................ 22
IEEE 1100 1992 ............................................................................................. 22
CFE y la Calidad de la Energía ...................................................................... 22
Disturbios ........................................................................................................... 26
Variaciones de tensión ................................................................................... 26
Disturbios del lado del usuario ....................................................................... 29
Variaciones de tensión ................................................................................... 29
Distorsión en la forma de onda ...................................................................... 30
Medición de la calidad de la energía .............................................................. 33
NATURALEZA Y ALCANCE DEL PROBLEMA ..................................................... 39
HIPÓTESIS ........................................................................................................... 39
OBJETIVOS .......................................................................................................... 39
Objetivo general ................................................................................................. 39
Objetivos específicos ......................................................................................... 39
Materiales y métodos ............................................................................................ 40
Desarrollo del proyecto ...................................................................................... 40
iv
Generalidades de la empresa ............................................................................ 40
Antecedentes ................................................................................................. 40
Misión y visión ................................................................................................ 40
Identidad ........................................................................................................ 41
Ética ............................................................................................................... 41
Política ambiental ISO-14001 ......................................................................... 41
Política de calidad ISO 9001-2008 ................................................................. 41
Objetivos ambientales .................................................................................... 41
Descripción general del proceso que brinda la empresa ................................... 42
Preparación de pastas ................................................................................... 42
Sistema de recortes ....................................................................................... 46
Maquina de papel ........................................................................................... 46
Tipos de producción ....................................................................................... 48
Materias primas .............................................................................................. 49
Estudio de calidad de la energía ........................................................................ 50
Procedimiento ................................................................................................ 51
CCM 13 D1 .................................................................................................... 57
CCM 13 D3 .................................................................................................... 59
CCM 12 D1 .................................................................................................... 61
CCM 13 D1 .................................................................................................... 64
CCM 15 A3 ..................................................................................................... 67
NORMA ISO 50001 ........................................................................................... 70
Orígenes de la norma ISO 50001 .................................................................. 70
Principales objetivos de la norma: .................................................................. 71
Beneficios de la ISO 50001 ............................................................................ 72
Metodología de la norma ISO 50001 ............................................................. 72
Contenido de la norma ISO 50001 ................................................................. 74
Estructura de la Norma .................................................................................. 75
¿Por qué certificarse? .................................................................................... 76
Resultados ............................................................................................................ 78
Conclusiones ......................................................................................................... 82
Recomendaciones ................................................................................................. 85
Bibliografía ............................................................................................................ 86
Anexos .................................................................................................................. 88
v
RESUMEN El auge en la implementación de sistemas de energía renovable en los sectores
productivos con la finalidad de generar ahorros energéticos y económicos va en
aumento, esto trae consigo la imperiosa necesidad de realizar estudios
energéticos previos para diagnosticar la situación del sistema eléctrico y encontrar
áreas de oportunidad en ahorro energético y sustentabilidad.
Conceptos como “mayor calidad”, “mayor eficiencia”, “mayor ahorro” en
procesos industriales ha generado el surgimiento de diversas certificaciones de
calidad, estándares de sustentabilidad y normas de eficiencia energética por parte
de organismos públicos y privados con la finalidad de mejorar dichos procesos.
El presente proyecto propone la realización de un estudio de calidad de la
energía con dos finalidades, por una parte determinar las áreas de mejora con
mayor impacto energético y por otra establecer los niveles mínimos de calidad de
la energía para la creación de una política energética con el fin de obtener la
certificación ISO 50001, teniendo como contexto del ramo papelero.
El análisis de la calidad de la energía del sistema eléctrico de la empresa
papelera, se realizó utilizando la metodología de La Norma IEC-61000-4-30
“Testing and measurement techniques- Power quality measurement methods” y
arrojó que la calidad de la energía del sistema eléctrico está dentro de los valores
indicados por las normas UNE-EN 50160 y la IEEE 519-1992 así como también
se determinó que los niveles mínimos de calidad de la energía para la creación de
una política energética con el fin de obtener la certificación ISO 50001 son los
requeridos por las normas UNE-EN 50160 y la IEEE 519-1992.
6
ABSTRACT The incrase in the implementing renewable energy systems in the productive
sectors in order to generate energy and economic savings is increasing, this brings
the urgent need for previous energy studies to diagnose the situation of the
electricity system and find areas of opportunity in energy savings and
sustainability.
Concepts like a "higher quality", "more efficient ", "big savings" in industrial
processes has led to the emergence of various quality certifications, standards of
sustainability and energy efficiency standards by public and private agencies in
order to improve those processes.
This project proposes a study of power quality for two purposes, firstly to determine
areas for improvement with greater energy impact and the other set minimum
quality levels of energy for the creation of an energy policy in order to obtain the
ISO 50001 certification, with the context of papermaking industries.
The analysis of the power quality of the electrical system of the paper
company, was using the methodology of IEC - 61000-4-30 "Testing and
measurement techniques-Power quality measurement methods" and found that the
quality of energy power system is within the values indicated by the UNE -EN
50160 and IEEE 519-1992 and also determined that the minimum levels of power
quality for the creation of an energy policy in order to obtain certification ISO 50001
are required by the UNE -EN 50160 and IEEE 519-1992 .
7
INTRODUCCIÓN
Gracias al vertiginoso avance de la tecnología y a la constante búsqueda de la
eficiencia en cualquier proceso productivo, la mayoría de las empresas
implementan un sin número de componentes eléctricos y electrónicos para llevar a
cabo el control de algún sistema, transmitir y recibir datos, automatizar un proceso,
optimizar un sistema y frecuentemente para facilitar alguna actividad. Esto trae
bastantes beneficios tanto técnico-operativos como económico-administrativos ya
que esto aumenta la eficiencia del proceso y genera ahorros económicos. En base
a esto pudiese pensarse que el sistema o proceso es 100% eficiente, pero el uso
de la electrónica trae consigo una serie de alteraciones o “impurezas” que
“contaminan el sistema eléctrico”, por llamarlo de alguna manera, que provocan
perturbaciones en el sistema eléctrico y reducen la calidad de la energía eléctrica,
siendo a su vez esta la carga mas sensible ante la baja calidad de la energía.
Las razones por las cuales es importante el análisis de la calidad de la energía son
que conforme avanza la tecnología y se automatizan procesos, la utilización de
elementos electrónicos de control va en aumento, estos aditamentos son cada vez
más sensibles a la variación de ciertos parámetros eléctricos.
Por otro lado, el auge de conceptos como “mayor calidad”, “mayor eficiencia”, en
cualquier proceso ha traído como resultado la implementación de equipos de alta
eficiencia como variadores de velocidad para maquinas eléctricas rotantes,
arrancadores y capacitores, los cuales provocan una distorsión en la forma de
onda de voltaje y corriente, lo que trae consigo una baja en la calidad de la
energía.
Harper (2008) argumenta que el principal factor que se encuentra detrás de los
conceptos de la calidad de la energía es el incremento en la productividad.
8
ANTECEDENTES
Calidad de la energía No existe una definición para el concepto de calidad de la energía o compatibilidad
electromagnética, algunos autores la definen como:
“La ausencia de interrupciones, sobretensiones, deformaciones producidas por
armónicos en la red y variaciones de voltaje rms suministrado al usuario,
estabilidad del voltaje, frecuencia y la continuidad del servicio eléctrico”. (Harper,
2009).
“La habilidad de un dispositivo o sistema para funcionar satisfactoriamente sin
introducir disturbios intolerables a otros dispositivos conectados al sistema de
suministro eléctrico”. (Leal, 2008).
“Por calidad de la energía eléctrica se entiende cuando esta es suministrada a los
equipos y dispositivos con las características y condiciones adecuadas que les
permita su funcionamiento sin que se afecten y provoquen fallas a sus
componentes”. (Ferracc, 2004) En (Oms, 2008).
“La ausencia de disturbios, deformaciones de la onda sinodal, estabilidad de la
frecuencia, continuidad del servicio y de un adecuado factor de potencia”. (Leyva,
2006).
Se tiene un problema en la calidad de la energía cuando:
“Cualquier problema de energía manifestado en una desviación de voltaje,
corriente o frecuencia que se traduce en falta o mal funcionamiento de los
equipos del cliente”. (Dugan, McGranaghan, Santoso, & Wayne Beaty, 2003).
Calidad de la energía vagamente definido es: “El estudio de la alimentación y
conexión a tierra de sistemas electrónicos a fin de mantener la integridad de la
energía suministrada al sistema. (Kusko & Thompson, 2007).
Para la IEEE 1159 Standard define la calidad de la energía como: “El concepto de
alimentación y conexión a tierra de equipo sensible de una manera que sea
adecuada para el funcionamiento de dichos equipos”. (IEEE, 1995).
En el IEEE 100 Authoritative Dictionary of IEEE Standards Terms (diccionario
autorizado de términos de normalización de la IEEE), se define de la siguiente
9
manera: “El concepto de alimentación y conexión a tierra de equipos electrónicos
de una manera que sea adecuado para el funcionamiento de dichos equipos y
compatible con el sistema de cableado y otro equipos conectados. (IEEE, 1995).
De la misma manera el Manual de Normas de Ingenieros Eléctricos establece lo
siguiente: “La buena calidad de la energía no es fácil de definir, porque lo que es
buena calidad de la energía para un motor de un refrigerador no puede ser lo
suficientemente bueno hoy en la actualidad para una computadora personal y
otras cargas sensibles”. (Manual de Normas de Ingenieros Eléctricos).
A partir de estas enunciaciones se puede definir que la calidad de la energía es:
Si un equipo o sistema eléctrico opera bajo condiciones adecuadas de voltaje,
corriente y frecuencia, sin introducir alteraciones que afecten a otros dispositivos
conectados al sistema o a la continuidad del servicio eléctrico.
Factores de Pérdida de la Calidad En la época reciente anterior el concepto “calidad” se limitaba a las características
del suministro.
En nuestro país se estipulan los siguientes puntos:
Limites de la tensión: alto – bajo, marcados por la L.S.P.E.E. (ley del
servicio público de la energía eléctrica)
La frecuencia y la forma de onda, en términos prácticos se
considera100% normal. (f = 60 Hz.)
Continuidad: Muy deficiente, siendo esta la principal deficiencia de la
calidad.
El Escenario Anterior en la Utilización de la E.E.
Las cargas utilizadas eran principalmente lineales.
La rectificación de la C.A. era poco utilizada o muy especializada.
10
Los accionamientos motrices de velocidad variable eran principalmente
mecánicos del tipo de transmisiones de paso variable. los eléctricos
eran a base de motores y generadores de C.D. (Grupos motor C.A. –
Generador C.D. – Motor C.D.).
Los motores de C.A. de inducción no eran de velocidad variable.
La electrónica de potencia era de muy baja escala, pocos
semiconductores o eran inexistentes a nivel general.
Los requerimientos de C.D. se obtenían a base de grupos motor C.D. –
generador de diversas capacidades.
El alumbrado seguía teniendo una fuente proporción de lámparas
incandescentes.
Los motores de C.A. eran de eficiencia “normal” y un F.P. de 80%.
Las penalizaciones por bajo F.P. eran de < 80% y había poca
preocupación “por instalar capacitores”.
No había demasiada conciencia sobre la eficiencia energética y por la
preservación del medio ambiente.
No había computadoras y equipos con microelectrónica que fueran
afectadas por la “calidad” de la E.E.
El Escenario Actual
La electrónica de potencia remplaza a los voluminosos y pesados equipos
motor – generador de C.D. para la obtención de C.D. a partir de la C.A.
(rectificación) en todos los campos de utilización de C.D. comenzando la
aparición de las cargas no lineales.
Los accionamientos por tiristores (cargas no lineales) han convertido a los
motores de C.A. de velocidad fija en motores de velocidad variable.
El alumbrado ha sido cubierto prácticamente por lámparas fluorescentes y
de descarga en general de mercurio y sodio, (cargas no lineales)
remplazando a las viejas lámparas incandescentes.
La penalización del F.P.. ha sido elevada a 0.9 generalizando la utilización
de los capacitores.
11
La eficiencia de los motores de C.D. y equipos eléctricos en general ha sido
elevada a la calificación de “alta eficiencia” y con un F.P. de diseño de 0.9.
El concepto de eficientizacion en la conversión de la energía, vía incentivos
en el costo de la energía eléctrica, ha sido altamente promovido a niveles
industrial, comercial y doméstico (con las lámparas ahorradoras por
ejemplo), y ha provocado el aumento de cargas no lineales.
La computación ha invadido todas las órdenes de la vida. (aumento de
cargas no lineales).
La automatización a base de la microelectrónica y de los servo-mecanismos
para toda clase de aplicaciones, son parte de la vida actual, es decir una
mayor cantidad de cargas no lineales y además críticas en cuanto a la
calidad de la energía eléctrica.
La microelectrónica es la base del moderno control, pero son pequeñas
cargas altamente sensibles a la calidad de la energía.
Cargas no Lineales del Usuario Las siguientes cargas son las principales causantes de la producción de las
corrientes armónicas y de las distorsiones de las formas de onda introducidas en
toda clase de instalaciones de utilización de la energía eléctrica.
a) La electrónica de potencia esta representada en general por:
Rectificadores.
Accionamientos.
Inversores de frecuencia para motores de C.A.
Servomecanismos de todo tipo.
b) Hornos de arco y soldadoras en general.
c) Alumbrado fluorescente y lámparas de arco en general.
d) Equipos de cómputo y sus accesorios.
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Resultados de la Mala Calidad de la E. E. a).- Capacitores para la colección del factor de potencia.- Las armónicas en
conjunto con los capacitores, provocarán las frecuencias de resonancia que serán
capaces de destruirlos.
b).- Microelectrónica de control.- Muy sensible ante la falta de una onda sinodal
“limpia” y del voltaje y frecuencia correctos, provocará fallas en los sistemas de
control.
c).- Baja eficiencia en general del sistema eléctrico.- Tanto las armónicas como las
variaciones de tensión, provocarán aumento de pérdidas por efecto joule, al
generarse calentamientos indebidos en cables, transformadores y motores, así
como la correspondiente descalibración de las protecciones, que provocarán
falsas alarmas, interrupciones indebidas y fallas en la continuidad del servicio.
(Leyva, 2006).
Normas de la calidad de la energía Existen diversos estándares o normas que abordan las cuestiones de calidad de la
energía en los sistemas eléctricos. Las normas son necesarias para todos los
usuarios finales (industrial, comercial y residencial) la transmisión y distribución.
Las normas también definen los límites recomendados para los eventos que
degradan la calidad de energía.
IEEE 519-1992 Entre estas normas podemos mencionar la IEEE 519-1992 relativa a “Prácticas
recomendadas y requerimiento para el control de armónicos en Sistemas
Eléctricos de Potencia”. Los temas básicos de esta norma son dos: en primer lugar
el suministrador tiene la responsabilidad de producir ondas senoidales de tensión
de buena calidad y en segundo lugar el usuario final tiene la responsabilidad de
limitar las corrientes armónicas de sus circuitos obtenidos desde la línea.
Los límites que marca esta norma en cuanto a distorsión armónica en el punto de
acoplamiento común (figura 1) se muestran en la tabla 1 y tabla 2.
13
Tabla 1
Nota: Sistemas de alta tensión puede tener un máximo de 2,0% THD.
≤ 69 Kv 3 5
69.001 Kv hasta 161 Kv 1.5 2.5
161.001 Kv y por encima 1 1.5
Voltaje en el bus de PCC% de distorsión
individual de voltaje
% de distorsión total
de voltaje (THD)
Limites de distorsión de voltaje
Figura 1.- Generación de armónico de carga causando distorsión de tensión en el punto de acoplamiento común PCC. (Kusko & Thompson, 2007).
Tabla 1.- Limite de distorsión de voltaje. (IEEE, IEEE Standars 519, 1992).
14
Tabla 2
EN 50160 La UNE EN 50160 referente a características de la tensión suministrada por las
redes generales de distribución. Dicha norma fue publicada en enero de 2001, es
la versión oficial, en español, de la norma EN 50160, publicada por CENELEC en
noviembre de 1999. Los miembros del CENELEC están sometidos al Reglamento
Interior de CEN/CENELEC, que define las condiciones dentro de las cuales debe
adoptarse sin modificaciones la norma europea como norma nacional.
Los miembros del CENELEC son los Comités electrotécnicos nacionales de
normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca,
España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega,
Países Bajos, Portugal, Reunión Unido, Republica Checa, Suecia y Suiza.
Isc / IL ˂ 11 11≤h≤17 17≤h≤23 23≤h≤35 35≤h TDD
˂ 20* 4 2 1.5 0.6 0.3 5
20 ˂ 50 7 3.5 2.5 1 0.5 8
50 ˂ 100 10 4.5 4 1.5 0.7 12
100 ˂ 1000 12 5.5 5 2 1 15
˃ 1000 15 7 6 2.5 1.4 20
Limites de distorsión armónica para sistemas generales de distribución
120 v hasta 69000 v
Máxima distorsión de corriente armonica en porcentaje de IL
Orden armónico individual (Armónicas impares)
Los armónicos pares están limitados a 25% de los límites armónicos impares anteriores
Las distorsiones de corriente se traducen en un desplazamiento de C.D., ejemplo: Los
convertidores de media onda no estan permitidos
*Todos los equipos de generación de energía se limita a estos valores de distorsión de
corriente, independientemente de la Isc /IL real.
Isc: Maxima corriente de corto circuito en el punto de acoplamiento común, PCC.
Donde:
IL: Máxima corriente demandada por la carga (componente de frecuencia fundamental)
en PCC.
Tabla 2.- Limite de distorsión de corriente. (IEEE, IEEE Standars 519, 1992).
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Según la norma EN 50160 el proveedor es la parte que proporciona electricidad a
través de un sistema de distribución público y el usuario o cliente es el comprador
de la electricidad al proveedor. El usuario tiene derecho a recibir del proveedor
una calidad de la energía adecuada.
Dentro de las características de tensión la norma IEC 038 distingue dos tensiones
diferentes en las redes e instalaciones eléctricas:
Tensión de entrada, que es la tensión entre fases o entre fase y neutro en el PCC,
es decir, en el punto principal de suministro a la instalación.
Tensión de servicio, que es la tensión entre las fases o entre fase y neutro en la
toma de corriente o terminal del dispositivo eléctrico.
En la norma EN 50160 se definen varios parámetros de tensión. Los más
importantes son:
Tensión de alimentación: es el valor eficaz de la tensión en un momento
determinado, en el PCC, medido durante un determinado intervalo de tiempo
dado.
Tensión nominal de una red (Un): es la tensión por la cual se designa o identifica
un sistema y que sirve de referencia para determinadas características de
funcionamiento.
Tensión de entrada declarada (Uc): generalmente es la tensión nominal Un del
sistema. Si, por acuerdo entre el proveedor y el usuario, se aplica al terminal una
tensión diferente a la nominal, esta tensión es la tensión de entrada declarada.
Condiciones normales de funcionamiento: son las condiciones que permiten
satisfacer la demanda de la carga, las maniobras de la red y la eliminación de los
fallos del sistema automático de protección, en ausencia de condiciones
excepcionales debidas a influencias externas o a causas de fuerza mayor.
Variación de tensión: es un aumento o disminución de la tensión debida
normalmente a la variación de la carga total de la red de distribución o una parte
de esa red.
Parpadeo (flicker): impresión de inestabilidad de la sensación visual debida a un
estímulo luminoso, en el cual la luminancia o distribución espectral fluctúan en el
tiempo.
16
Severidad del parpadeo: intensidad de la molestia producida por el parpadeo,
definida mediante el método de medición del parpadeo de UIE-IEC y evaluada por
medio de las magnitudes siguientes:
o Severidad de corta duración (Pst): medida en un periodo de 10 minutos.
o Severidad a largo plazo (Plt): calculada a partir de una secuencia de 12
valores de Pst medidos en un intervalo de dos horas según la siguiente
expresión:
Hueco de la tensión de alimentación: disminución brusca de la tensión de
alimentación hasta un valor situado entre el 90% y el 1% de la tensión declarada
Uc, seguida del restablecimiento de la tensión después de un periodo de tiempo
corto. Generalmente el tiempo de duración esta comprendida entre 10ms y 1
minuto. La profundidad de la caída de tensión se define como la diferencia entre la
tensión eficaz mínima durante el hueco de tensión y la tensión declarada. Las
variaciones de tensión que no reducen la tensión de entrada a menos de un 90%
de la tensión declarada Uc no se consideran huecos de tensión.
Interrupción del suministro: es una condición en que la tensión en los terminales
de entrada es inferior al 1% de la tensión declarada Uc, las interrupciones de
suministro se clasifican en:
o Previstas: cuando los usuarios son informados de antemano para permitir
la ejecución de trabajos programados en la red de distribución.
o Accidentales: cuando están provocados por fallos permanentes
(interrupciones de más de 3 minutos) o transitorios (interrupciones de hasta
3 minutos), relacionados principalmente con incidentes externos, fallos de
equipos o interferencias.
Sobretensiones temporales a la frecuencia de la red: tiene una duración
relativamente larga, normalmente de unos cuantos periodos de frecuencia de la
red, y se originan principalmente por operaciones o fallos de conmutación, por
ejemplo, una reducción brusca de carga o desconexión de circuitos.
Sobretensiones transitorias: son sobretensiones oscilatorias o no oscilatorias de
corta duración, generalmente fuertemente amortiguadas que duran como máximo
17
unos pocos milisegundos, o menos, originadas por rayos o por operaciones de
conmutación, por ejemplo, interrupción de una corriente inductiva.
Tensión armónica: es una tensión senoidal cuya frecuencia es un múltiplo entero
de la frecuencia fundamental de la tensión de alimentación. Las tensiones
armónicas puedes evaluarse:
o Individualmente: por su amplitud relativa Uh con relación a la tensión
fundamental U1 donde h es el orden armónico.
o Globalmente: es decir, según el valor de la tasa de distorsión armónica
total de la tensión THDU calculada mediante la siguiente expresión:
Tensión interarmónica: es una tensión senoidal cuya frecuencia se sitúa entre las
frecuencias de los armónicos, es decir, la frecuencia es un múltiplo no entero de la
fundamental.
Desequilibrio de la tensión: es una condición en la que los valores eficaces de las
tensiones de fase o de los ángulos de fase entre fases consecutivas de un sistema
trifásico no son iguales.
La norma EN 50160 proporciona los principales parámetros de tensión y los
correspondientes márgenes de desviación permisibles en el punto PCC del
usuario en sistemas públicos de distribución de electricidad en baja tensión (BT) y
de media tensión (MT), en condiciones de funcionamiento normales.
En la tabla 3 se muestran las características de la tensión de suministro de
acuerdo a la norma EN 50160. (Markiewicz & Klajn, 2004).
18
1 Frecuencia
BT, MT: valor medio de la fundamental medida a lo largo
de 10 seg.
± 1% (49.5-50.5 Hz)durante el 99.5% de la semana.
-6%/+4% (47-52 Hz) durante el 100% de la semana.
2Variaciones de la
tension suministrada
BT, MT: ±10% durante el 95% de la semana, media de
valores eficaces medidos en periodos de 10 minutos.
(figura 2)
3Cambios bruscos de
tensión
BT: 5% normal
10% infrecuente
Plt ≤ 1 para el 95% de la semana
MT: 4% normal
6% infrecuente
Plt: ≤ 1 para el 95% de la semana
4Huecos en la tensión
suministrada
La mayoria: duración ˂ 1 seg., caída ˂60%
Caídas locales limitadas causadas por una carga al
conectarse:
BT: 10-50%
MT: 10-50% (figura 2).
5Interrupción breve de la
tensión de suministro
BT,MT: hasta 3 minutos.
Pocas decenas- pocas centenas al año.
Duración del 70% de las interrupciones ˂ 1 seg.
6
Interrupción prolongada
de la tensión de
suministro
BT,MT: mayor de 3 minutos.
˂ 10-50 / año.
7Sobretensión temporal a
la frecuencia de la red
BT: ˂ 1.5 Kv rms
MT: 1.7 Uc (directamente a tierra o a través de una
impedancia),
2.0 Uc (sin toma de tierra o tierra compensada).
8Sobretensiones
transitorias
BT: generalmente ˂ 6Kv, ocacionalmente mayor, tiempo de
subida: ms-μs.
MT: No definido
9Desequilibrio de tensión
de suministro
BT, MT hasta 2% durante el 95% de la semana, media de
valores eficaces medidos en periodos de 10 min., hasta el
3% en algunos lugares.
10 Tensión armónica BT, MT: véase Tabla 4
11 Tensión interarmónica BT, MT: en estudio
No Parametro Caracteristicas de tensión de entrada
Tabla 3.- Características de tensión de suministro. (Markiewicz & Klajn, 2004)
Tabla 3
19
La norma EN 50160 presenta limitaciones adicionales. No se puede aplicar en
condiciones de funcionamiento anormales, entre las que se encuentran las
siguientes:
Condiciones que se producen como consecuencia de un fallo temporal o de una
avería en el suministro.
En el caso de avería de una instalación o del equipo del cliente, que impida que se
puedan cumplir las especificaciones correspondientes o no cumpla los requisitos
técnicos requeridos para la conexión de las cargas a la red de suministro.
En el caso de dificultades de ka instalación generadora para cumplir las normas
relativas o las preinscripciones técnicas para su interconexión con el sistema de
distribución de electricidad.
En situaciones excepcionales fuera de control del proveedor de electricidad, en
particular:
o Condiciones climatológicas excepcionales u otros desastres naturales.
o Interferencias de terceros.
o Actuaciones de las autoridades públicas.
o Acción industrial (sometidas a requerimientos legales).
o Causas de fuerza mayor.
Figura 2.- Ilustración de un hueco de tensión y de una interrupción breve del suministro eléctrico, clasificadas según la EN 50160. (Markiewicz & Klajn, 2004)
20
o Cortes de energía causados por incidentes externos.
Como muestra la tabla 3 los requisitos no son especialmente rigurosos para el
proveedor. Las numerosas situaciones en las que la norma no es aplicable pueden
excusar la mayoría de los cortes de energía y las perturbaciones de la tensión que
se presentan en la práctica. Por lo tanto, muchos suministradores interpretan los
requisitos de la EN 50160 como meramente informativos y no aceptan
responsabilidad alguna cuando se superan los límites. (Markiewicz & Klajn, 2004).
Tabla 4
5 6 3 5 2 2
7 5 9 1.5 4 1
11 3.5 15 0.5 6….24 0.5
13 3 21 0.5
17 2
19 1.5
23 1.5
25 1.5
Orden hTensión relativa
(%)
Armónicos imparesArmónicos pares
No multiplos de 3 Multiplos de 3
Orden
h
Tensión
relativa (%)Orden h
Tensión relativa
(%)
Tabla 4.- Valores de las tensiones armónicas individuales en los terminales de entrada para ordenes de hasta 25, dados en % de Un
21
ANSI C84 La norma ANSI C84 donde se específica los rangos de voltaje para el Instituto
Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) por sus siglas en ingles, en
servicio de 120 v.
En la figura 3 se muestran los rangos de voltaje, por medio de la etiqueta "A" y
"B". La etiqueta “A” es el rango de voltaje óptimo, y es de 5 por ciento de la tensión
nominal. Para 120 V de servicio, el rango de A es de 114 V hasta 126 v.
Para el rango "B" es aceptable pero no óptimo, y está en el intervalo de 91.7% a
105.8% por ciento del valor nominal. Este intervalo es permisible para el uso poco
frecuente. Tenga en cuenta que los huecos de tensión y sobretensiones pueden ir
más allá de estos límites. (Kusko & Thompson, 2007)
Así mismo dentro de los aspectos de calidad de la energía existe normalización de
la protección contra transitorios. Los estándares establecidos por IEEE, UL, ANSI,
NEC y otras instituciones, proveen uniformidad en materia de los dispositivos de
protección contra transitorios. Los estándares ofrecen parámetros de prueba que
permiten comparar y clasificar los dispositivos de protección contra transitorios:
Figura 3.- Vista grafica de los rangos de voltaje en servicio de 120 v según la ANSI. (Kusko & Thompson, 2007)
22
ANSI/IEEE C62.41 1991 El documento ANSI “Práctica Recomendada en Sobretensiones en Circuitos de
Potencia CA de Baja Tensión” define las pruebas de sobretensión recomendada.
IEEE 1100 1992 Libro Esmeralda, intitulado “Práctica Recomendada para Alimentación y Conexión
a Tierra de Equipo Electrónico Sensible” es el libro de referencia estándar para
soluciones de calidad de energía a escala de una planta.
El alcance definido de la publicación es “recomendar prácticas de diseño,
instalación y mantenimiento para suministrar energía eléctrica y conectar a tierra
equipos electrónicos sensibles utilizados en aplicaciones comerciales e
industriales”. (Leyva, 2006).
CFE y la Calidad de la Energía En México no existen normas nacionales equivalentes como tal, por lo que
Comisión Federal de Electricidad (CFE) se ah dado a la tarea desde 2008 en
buscar un camino hacia la normalización.
La CFE, se dedica a generar, transmitir, distribuir y comercializar la energía
eléctrica, tiene 25.8 millones de clientes. De los cuales la distribución de clientes
es la siguiente:
Los estándares actuales de calidad de la CFE están centrados básicamente en un
par de aspectos, la calidad en el servicio y la calidad del suministro, evaluando a
través de indicadores el desempeño de la empresa.
Figura 4.- Distribución de clientes por sector. (Leal, 2008)
23
La calidad de la energía puede ser vista bajo diferentes perspectivas:
La del consumidor, viendo la afectación de las variaciones de la tensión
eléctrica en sus equipos.
La del fabricante de equipos, determinando una tolerancia en sus equipos
para evitar daños permanentes.
La del suministrador, viendo las características de las corrientes
consumidas por sus clientes y las posibles afectaciones a la red derivados
de la “calidad del consumo”. (Leal, 2008).
Debido a que la electricidad es un producto y CFE es el suministrador de ese
producto, CFE queda sujeto a las responsabilidades asociadas por los daños
ocasionados por un producto defectuoso. Esto trae consigo determinar las
características del producto, las cuales obviamente deben de ser medidas,
predichas, garantizadas y mejoradas. Este es un motivo sólido para hacer
necesaria una reglamentación que regule las características de dicho producto, la
forma en que el mismo debe de ser adquirido por el consumidor y las
responsabilidades de cada una de las partes.
La CFE considera que la calidad de la energía participa de manera sustantiva en
la modernización del sector eléctrico y de la industria, por lo que el definir los
estándares y características del producto es indispensable. Así mismo, es
relevante e indispensable que el cliente del servicio eléctrico, entienda las
características del producto y su compromiso al adquirirlo; de tal forma que sean
consientes y tengan el ánimo de usar la información para proteger adecuadamente
sus equipos y minimizar el impacto de los distintos fenómenos que se presentan
en la red eléctrica.
CFE por conducto de la Gerencia de Normalización ha conformado un grupo de
trabajo con la intervención y representación de los procesos operativos;
Generación, Transmisión, Distribución, el Centro Nacional de Control de Energía,
CENACE; así como de la participación del Laboratorio de Pruebas y Ensayos de
Materiales, LAPEM, y la Unidad de Ingeniería Avanzada, UIE, para desarrollar un
documento normativo en el cual describa los estándares y las características del
24
producto entregado al cliente; así como las recomendaciones y obligaciones de los
centros de consumo para que no se contaminen a si mismo o la red eléctrica
derivado de las características de sus equipos de consumo.
Para definir el producto y sus características el grupo de trabajo se ha dedicado a
elaborar la descripción de las características de la tensión eléctrica entregada al
consumidor.
Clasificando las características, es posible dirigir la atención en tres áreas
específicas para un mejor entendimiento del desarrollo de documento normativo
de la calidad de la energía:
Estabilidad de la tensión.
En esta área se puede referir a todos los eventos que ocasionan sobretensiones,
baja tensiones, sag, swells, fluctuaciones de tensión, desviación de la frecuencia
fundamental.
Continuidad en el servicio Son todos aquellos eventos que provocan interrupciones momentáneas,
interrupciones temporales e interrupciones sostenidas.
Distorsión de la forma de onda En esta área queda ubicados los eventos que provocan distorsión en la forma de
onda tales como: transitorios, distorsión armónica, notches, ruido.
Requisitos de medición Actualmente los requerimientos de los equipos de medición instalados en los
puntos de la red eléctrica con el propósito de intercambio y/o entrega de energía
eléctrica están especificados exclusivamente en parámetros de demanda eléctrica
(kW), energía activa (kWh), energía reactiva (kvarh), así como de valores
instantáneos tales como: tensión eléctrica (V), (A), factor de potencia, etc.
Para definir los requerimientos de los equipos de medición de parámetros de
calidad de la energía, es necesario evaluar las propiedades del producto, es decir
de la tensión eléctrica.
Se puede describir los valores que caracterizan a la tensión, a través de su:
• Frecuencia.
25
• Amplitud.
• Forma de onda.
• Simetría.
Lo siguiente es definir los parámetros que deben de vigilarse en los puntos de
intercambio de energía, en ese sentido la experiencia internacional,
específicamente en la unión europea han desarrollado el documento UN-EN-
50160 “Características de la tensión suministrada por las redes generales de
distribución”. En este se proporcionan las recomendaciones de los parámetros que
deben de medirse como un compromiso del suministrador con el cliente.
La propuesta de CFE es que el aparato de medición de calidad de energía
eléctrica concentre en los siguientes parámetros:
Frecuencia.
Amplitud de la tensión.
Variaciones de la tensión.
Variaciones rápidas de la tensión.
Sag, dips, huecos de tensión.
Interrupciones breves de la tensión.
Interrupciones largas de la tensión.
Sobretensiones temporales.
Sobretensiones transitorias.
Desequilibrio de la tensión.
Tensiones armónicas.
Tensiones interarmónicas.
Transmisión de señales de información por red.
Además de seguir la metodología de La Norma IEC-61000-4-30 “Testing and
measurement techniques- Power quality measurement methods”, y la norma
PROY-NMX-J-550/4-30-ANCE-2007, que además de describir la metodología de
la medición proporcionan la interpretación de resultados para los parámetros
enlistados en la referencia EN50160. (Leal, 2008).
26
Disturbios
Variaciones de tensión
SAG El sag es una reducción en la frecuencia de alimentación del voltaje de
alimentación rms, para duraciones desde medio ciclo hasta unos cuantos
segundos. (IEEE, IEEE Std 1100-1992).
El sag tiene una probabilidad de incidencia del 60% al 85%. Las causas probables
de un sag en la red del proveedor es porque se pueden presentar condiciones de
falla en sus líneas aéreas provocadas por:
Corto circuito en algún punto remoto de la red.
Recierre de circuitos.
Ramas de árboles, animales y objetos impulsados por el viento sobre las líneas.
SWELL El swell es un incremento en el voltaje de rms, de la frecuencia de alimentación,
para duraciones desde medio ciclo hasta unos pocos segundos. (IEEE, IEEE Std
1100-1992, 1992). El swell tiene una probabilidad de incidencia del 0.5% al 2%.
Las causas probables de un swell en la red del proveedor es por:
Cambios súbitos de carga
Fallas de reguladores de tensión de subestaciones de potencia.
10 -150 ciclos
90%
Figura 5.- Sag. (Leyva, 2006).
27
SUBVOLTAJE Disminución en el voltaje rms de corriente alterna, a la frecuencia de alimentación,
para una duración mayor que unos pocos segundos. (IEEE, IEEE Std 1100-1992,
1992).
TRANSITORIO Una perturbación en la forma de onda en el subciclo de corriente alterna que es
evidenciada por una brusca y breve discontinuidad en la forma de onda. Puede ser
de cualquier polaridad y puede ser aditiva o sustractiva de la forma de onda
nominal. (IEEE, IEEE Std 1100-1992, 1992).
Presentan un valor típico entre 200 – 300% del valor rms (en otros casos hasta de
miles de veces) y con duración menor a medio ciclo (8 mseg.) y tienen una
probabilidad de incidencia de 7 a 20%. (Leyva, 2006).
Pueden ser de dos tipos: impulsos y oscilatorios
Impulsos.- Son cambios repentinos de la tensión en una sola dirección (positiva o
negativa) con valores hasta 20 KV, amortiguados por la resistencia óhmica de la
red y provocados por rayos o descargas atmosféricas. (Leyva, 2006).
110 a 180 %
Figura 6.- Swell. (Leyva, 2006).
28
Oscilatorios.- Son cambios rápidos de la tensión en ambas direcciones formando
ondulaciones amortiguadas provocadas por maniobras de equipos, arqueo por
cierre/ apertura de interruptores, conexión - desconexión de capacitores, etc.
(Leyva, 2006).
INTERRUPCIÓN Es la pérdida completa del voltaje por un periodo de tiempo. (IEEE, IEEE Std
1100-1992, 1992).
Existen dos tipos de interrupciones: instantáneas y temporales.
Instantáneas: Estas pueden ser provocadas por transiciones de equipos de
restablecimiento como restauradores y recierre de interruptores de potencia.
Temporales: Estas pueden ser provocadas por fallas o por accidentes, así como,
sobrecargas y operación de protecciones.
Figura 7.- Transitorio. (Leyva, 2006).
Figura 8.- Tipos de interrupciones. (Leyva, 2006).
29
Disturbios del lado del usuario Los usuarios industriales, comerciales y residenciales tienen en su sistema cargas
lineales y cargas no lineales que provocan problemas en la calidad de la energía
los cuales afectan a las cargas pequeñas y “sensibles” tales como:
Equipos de cómputo
Equipos de control con microelectrónica, como:
o Controladores lógicos programables.
o Controladores distribuidos de procesos
o Variadores de velocidad
o Robótica
Equipos de comunicación y radiocomunicación
La IEEE en su norma IEEE std 1100-1992 define carga lineal y carga no lineal de
la siguiente manera:
Carga lineal: Un dispositivo con carga eléctrica, que operando en estado estable,
presenta una impedancia de carga esencialmente constante a la fuente de
alimentación durante el ciclo de aplicación de voltaje.
Carga no lineal: Carga eléctrica que “dibuja o señala” una corriente discontinua o
cuya impedancia varia durante el ciclo de la forma de onda de entrada de voltaje
de corriente alterna.
Variaciones de tensión De acuerdo a la clasificación de la IEEE estas variaciones, tanto de sobrevoltajes
como de bajo voltajes podrán ser de corta duración (Swells y Sags) o de larga
duración (mayores a 1 minuto).
Causas probables de variaciones de tensión de corta duración:
Arranques de motores grandes o cargas de gran tamaño (hornos de arco) de una
capacidad que excede la del sistema de distribución, que provocan los disturbios
conocidos como “flickers” o parpadeos, en especial cuando estos son cíclicos.
Fallas de corto circuito en algún alimentador o circuito derivado, que pueden llegar
a abatir la tensión del sistema.
30
Apertura/cierre de sus propios interruptores de potencia bajo condiciones de
carga.
Causas probables de variaciones de tensión de larga duración:
Diseño de alimentadores y/o circuitos derivados fuera de norma (sobrecargados o
faltos de capacidad).
Mala regulación de transformadores, de sus reguladores de tensión o de mala
posición de los taps.
Conexión / desconexión de bancos de capacitores (para corrección del factor de
potencia) con un mal control de su carga. (Leyva, 2006).
Distorsión en la forma de onda Entre las distorsiones en la forma de onda se encuentran las siguientes:
Armónicas (Probabilidad de incidencia: 90%)
Componentes de corriente directa agregada (Incidencia: 1%)
Notching (Incidencia: 3%)
Ruido (Incidencia 6%)
Flicker
Armónica Podemos definir la armónica como una onda senoidal con una frecuencia mayor a
la frecuencia fundamental. En la siguiente figura se muestran algunas de ellas.
Figura 9.- Armónicas. (Leyva, 2006).
31
Un sistema eléctrico en presencia de armónicas desarrollara una distorsión
armónica la cual se define como:
Distorsión armónica: Es la representación matemática de la distorsión de la forma
de onda senoidal pura. (IEEE, IEEE Std 1100-1992, 1992).
Factor de distorsión: Es la razón del valor rms del contenido armónico al valor rms
de la cantidad fundamental, expresada como porcentaje de la fundamental. (IEEE,
IEEE Std 1100-1992, 1992).
Componente de corriente agregada: algunas cargas no lineales agregan una señal
de corriente directa a la señal senoidal, lo cual provoca un desfasamiento en la
señal senoidal fundamental.
Figura 10.- Distorsión Armónica.
32
Notching (muescas): una conmutación (u otro) alteración de la forma de onda de
tensión normal de alimentación, que presenta una duración menor de medio ciclo,
que inicialmente es de polaridad opuesta a la forma de onda, y por tanto es
sustractiva de la forma de onda normal en términos del valor pico de la tensión de
perturbación. Esto incluye la perdida completa del voltaje durante un máximo de
medio ciclo. (IEEE, IEEE Std 1100-1992, 1992).
Ruido: El ruido eléctrico es una señal eléctrica no deseada que produce efectos
indeseables en los circuitos de los sistemas de control en el que ocurren. (IEEE,
IEEE Std 1100-1992, 1992).
Figura 11.- Componente de CD agregada. (Leyva, 2006).
Figura 12.- Notching. (Leyva, 2006).
33
Flicker (parpadeo): Una variación del voltaje de entrada suficiente en duración
para permitir la observación visual de un cambio en la intensidad de la fuente
eléctrica luminosa. (IEEE, IEEE Std 1100-1992, 1992).
Según la UNE-EN 50160, el flicker es la impresión de inestabilidad de la sensación
visual debida a un estímulo luminoso en el cual la luminosidad o la distribución
espectral fluctúan en el tiempo.
Los limites según la UNE-EN 50160, en condiciones normales de operación, para
cada periodo de una semana, el nivel de severidad de larga duración del flicker Plt
debido a las fluctuaciones de la tensión debería ser menor o igual a 1 durante el
95% del tiempo.
Medición de la calidad de la energía
IEC 61000-4-30
La Norma IEC-61000-4-30 Pruebas y técnicas de medición- Métodos de medición
de la calidad de la energía. (Testing and measurement techniques- Power quality
Figura 13.- Ruido. (Leyva, 2006).
Figura 14.- Flicker o parpadeo (Jesus, Ramirez, Cruz, & Antuñano, 2011)
34
measurement methods); tienen el objetivo de describir la metodología de la
medición y la interpretación de resultados para los parámetros enlistados en la
norma EN50160.
Se sugieren en esta norma dos tipos de clases de desempeño de la medición:
Tipo A: Recomendado a usarse en aplicaciones de medición con fines
contractuales, evaluación de la conformidad con normas. Aplicaciones en donde
se requiera un mínimo de incertidumbre.
Tipo B: Recomendación elaborada para aplicaciones donde no se requiere una
baja incertidumbre, tales como mediciones para fines estadísticos, análisis de
problemas de operación por mencionar algunos ejemplos.
La norma propone cuatro ventanas o intervalos de observación estándar:
Ventana base de observación de 200 ms (10 ciclos para 50Hz y 12 ciclos para
60Hz), véase (1)
Intervalos muy cortos: Promedios de 3 segundos, observando todos los ciclos.
Intervalos cortos: Promedios y estadísticos 10 minutos.
Intervalos largos: Promedios y estadísticos 10 minutos.
Asimismo la norma IEC-61000-4-30 propone medir distintos conceptos de forma
separada, a saber:
Medida de valores de tensión, basados en el valor eficaz de ½ ciclo, indicando
intervalos de sobretensión (“swell”), baja tensión (“dip”) e interrupción.
Medida de la frecuencia, promediando cada 10 segundos
35
Medida de armónicos de tensión, por lo general se indican estadísticos con 95%
de probabilidad (valor que no ha sido rebasado más que en un 5% de los ciclos).
Medida de Flicker, en intervalos de 10 minutos (Pst) y de 2 horas (Plt).
Medida del % de desequilibrio, usando las componentes fundamentales de U12,
U23, U31. El resultado se da en estadísticos con 95% de probabilidad.
Medida de la variación de tensión según la IEC 61000-4-30 para la clase A
La medida de frecuencia se obtiene cada 10s, como relación entre los ciclos
enteros contados en un intervalo de 10s, y su duración total (que será ligeramente
inferior o superior a 10s si la frecuencia es distinta a 50 Hz). Los ciclos no
completos se descartan. Hay que minimizar los efectos de múltiples pasos por
cero de la señal, mediante los filtros adecuados. La exactitud en la medida para
equipos de clase A debe ser ±0,01 Hz.
Medición del flicker
Los medidores de ‘Flicker’ permiten conocer el nivel de molestia que percibiría un
observador medio en el punto de la red en el que se conecte el medidor. Para ello,
se emplea un algoritmo que traduce las fluctuaciones de tensión en ese punto de
la red de alimentación eléctrica, en los niveles de molestia equivalentes que serían
percibidos por el sistema ojo-cerebro del observador.
Índices para la evaluación del flicker
Hay dos índices básicos que se emplean para evaluar la severidad del ‘Flicker’.
Pst: Evalúa la severidad del ‘Flicker’ a corto plazo, con intervalos de observación
de 10 minutos. El valor del Pst se expresa en unidades de perceptibilidad (p.u.).
Plt: Evalúa la severidad del ‘Flicker’ a largo plazo, con intervalos de observación
de 2 horas. Se calcula a partir de doce valores consecutivos de Pst de acuerdo
con esta fórmula:
36
Medición de armónicos
Ya que en la mayor parte de los sistemas eléctricos existe la presencia de
armónicos debido a las cargas no lineales se recomienda realizar la medición de
acuerdo a las siguientes características.
Equipo de medición
El equipo de medición de armónicas debe contar con las siguientes
características:
Medir como mínimo la armónica 25 (1500 Hz)
Mostrar la magnitud y ángulo de las armónicas
Mostrar valores RMS y THD como mínimo
Contar con transductores de corriente y potencial adecuados para frecuencias de
hasta 3000 Hz. Errores ˂ 1% y ˂ 3% TC y TP respectivamente.
Estos equipos pueden ser osciloscopios o analizadores de redes eléctricas.
(Jesus, Ramirez, Cruz, & Antuñano, 2011).
Los analizadores de redes eléctricas utilizan el procedimiento de integraciones
sucesivas mediante la técnica de la “transformada rápida de fourier”, dando como
resultado la serie de coeficientes Ah que expresadas como relación a la amplitud
A, de la fundamental, constituye el espectro de armónicas resultantes. (Leyva,
2006).
Punto de medición
Ya que se tiene el instrumento de medición se deberá identificar el punto de
medición y las variables a medir.
Se deberá tomar las siguientes medidas:
Medición de corriente de fase y neutro
Medición de voltaje de fase
Medición de corriente armónica (Ah) de cada armónica.
Medición de voltaje armónico (Vh) de cada armónica.
Medición de THD
Medición de THDI
37
Medición de THDV
Medición de factor K
El punto de medición según la norma ANSI/IEEE–519–1992, deberá ser aplicada
en el punto de suministro del servicio (acometida) o en el punto donde el
suministrador pueda alimentar a otro usuario.
La importancia de la medición es hacerlas primeramente en el secundario del
transformador principal, de tal manera que si se tiene un contenido apreciable de
armónicas, se prosiga a identificar la procedencia mediante la medición y
discriminación de alimentadores. (Jesus, Ramirez, Cruz, & Antuñano, 2011).
Figura 15.- Punto de medición en sistemas de distribución. (Jesus, Ramirez, Cruz, & Antuñano, 2011)
Figura 16.- Punto de medición en sistemas industriales. (Leyva, 2006).
38
La medición de la corriente en los bancos de capacitores da un indicativo claro de
problemas de resonancia.
Es importante hacer mención de que una vez que se han observado problemas de
resonancia mediante la medición en los bancos de capacitores. Es necesario
hacer una vez más una serie de mediciones en la planta, pero ahora teniendo
todos los bancos de capacitores fuera de operación, esto se hace con el fin de
conocer la trayectoria natural de las armónicas en un sistema puramente inductivo.
Claro esta que en ciertos casos resulta inadmisible sacar los bancos de
capacitores de operación, pero es lo recomendable. También es importante hacer
la medición a diferentes periodos del día, pues en muchos de los casos las plantas
presentan una operación muy distinta durante el día. (Jesus, Ramirez, Cruz, &
Antuñano, 2011).
39
NATURALEZA Y ALCANCE DEL PROBLEMA
Preguntas de investigación
1. ¿Cómo se relaciona la calidad de la energía con la eficiencia energética?
2. Los resultados arrojados por el estudio de calidad de la energía, ¿proporcionarán
áreas de mejora para obtener un ahorro energético?
3. Los resultados arrojados por el estudio de calidad de la energía, ¿proporcionarán
áreas de mejora para aumentar la producción de la empresa?
HIPÓTESIS
Un análisis de la calidad de la energía proporcionara áreas de mejora para obtener
la certificación ISO 50001.
OBJETIVOS
Objetivo general
Evaluar la calidad de la energía de las subestaciones en baja tensión del sistema
eléctrico de la empresa Bio-pappel.
Objetivos específicos
- Realizar el estudio de la calidad de la energía para las subestaciones 12, 13, 14,
15 y 16 en los CCM de hasta 460v.
- Determinar las áreas de mejora con mayor impacto energético.
- Establecer los niveles mínimos de calidad de la energía para la creación de una
política energética con el fin de obtener la certificación ISO 50001.
40
Materiales y métodos
Desarrollo del proyecto
Generalidades de la empresa
La empresa en que se realiza el proyecto de calidad de la energía es en Bio-
Pappel Kraft, planta Centauro.
Se encuentra ubicada en la carretera Durango-México Km 26 Cuesta El Registro,
Durango, Dgo. C.P.34348 con Teléfono +52 (618) 829 1200, dirección de correo
electrónico www.biopappel.com.
Se dedica a la producción de bienes, papel cartón tipo Medium, Liner y Blanco.
Antecedentes
La evolución de la empresa fue de la siguiente manera:
Celulósicos Centauro S.A. de C.V. 4 de Diciembre 1972
Grupo ALFA 1979
Grupo Industrial Durango (GIDUSA) 1988
Industrias Centauro S.A. de C.V. 1991
Administradora Industrial de Durango S.A. de C.V.
Empaques de Cartón Titán S.A. de C.V. forma parte del Grupo Durango, se dedica
a la fabricación de papel. La instalación es una planta del giro papelera que
actualmente fabrica papel Kraft y Cenblank.
Bio-Pappel Kraft S.A.B. de C. V. 2010.
Misión y visión
Misión Producir competitivamente papel y productos de papel amistosos al ambiente, que
contribuyen eficientemente al éxito de nuestros clientes y de sus clientes.
41
Visión Crear valor a través de la competitividad, la protección ambiental y la
responsabilidad social.
Identidad Más que una empresa verde, somos una empresa “azul” que es reconocida no
solo por proteger los bosques sino también por cuidar el impacto de nuestras
operaciones en ríos, lagunas, el océano y el cielo azul.
Ética Nuestras decisiones y acciones se guían por un sólido código de ética que rige
todo lo que hacemos. Recompensamos la denuncia que permite identificar a
cualquier persona que viole este código.
Política ambiental ISO-14001 En el proceso de fabricación de papel se compromete a proteger y conservar el
medio ambiente, cumpliendo con los requisitos legales aplicables al establecer y
revisar objetivos y metas ambientales con un enfoque hacia la prevención de la
contaminación y mejora continua de nuestro sistema de gestión ambiental.
Política de calidad ISO 9001-2008 La política de calidad es entender las necesidades de los clientes mejor que
cualquier otro proveedor de papel, con productos y servicios que cumplan sus
requerimientos de calidad, legales y regulatorios.
Dentro de los valores se considera a los clientes como el centro de todos los
esfuerzos para lograr los objetivos y la mejora continua de la calidad.
Objetivos ambientales 1. Obtener el 85% de cumplimiento de los objetivos y metas establecidas por
cada área de la planta.
2. 2. Controlar los residuos peligrosos de origen petroquímico radiólogo.
42
Descripción general del proceso que brinda la empresa
Bio-Pappel Kraft planta Centauro, forma parte de Bio-Pappel Kraft, S. A. B. DE C.
V., la cual se dedica a la fabricación de papel. La instalación es una planta del giro
papelera que actualmente se dedica a la fabricación de papel Kraft y Cenblank.
A continuación se describe el proceso que se realiza para la elaboración de los
diferentes tipos de papel. En todos los casos se debe primero preparar la pasta,
posteriormente esta es introducida a la máquina formadora de papel. La planta
parte de dos materias primas diferentes para la producción de pastas, papel
reciclado y fibras limpias.
El proceso de fabricación del papel Kraft se divide en las siguientes etapas:
1) Preparación de pastas.
2) Sistema de recortes.
3) Máquina de papel.
Preparación de pastas
Desintegración: El proceso inicia alimentando la materia prima (papel reciclado) al
Desintegrador AP-60 o Hidrapulpers, por medio de bandas transportadoras. Este
equipo es el que se encarga de desintegrar el papel viejo mediante una
suspensión de fibra y agua a la cual se le conoce con el nombre de pasta.
Los Hidrapulpers además del rotor cuentan con una platina que es la que acepta
la materia prima que ya fue convertida a pasta, la cual aún cuenta con algunas
impurezas que alcanzan a pasar por el barreno de dicha platina.
Posteriormente la pasta se inyecta al Turbo separador ATS-41 el cual se utiliza
para recopilar las impurezas que aún conserva la pasta, este equipo también
cuenta con un rotor y una platina, los cuales ejecutan la función de separación de
pasta con los rechazos ligeros (plásticos y unicel) y los rechazos pesados (grapas,
arenas, alambres, etc.).
43
La pasta aceptada por la platina se bombea a un tanque de almacenamiento,
donde se mantiene en agitación constante. Los rechazos ligeros se envían a una
criba de tambor con el fin de recuperar la fibra que contienen estos rechazos, la
basura es enviada al lugar que se tiene designado en el área de tiraderos. Los
rechazos pesados se tratan en igual forma solo que son manejados en un
depurador ciclónico KS 200/15.
Las impurezas de los depuradores ciclónicos se eliminan en una cámara de
rechazo.
Depuración: En este paso la pasta es alimentada a un sistema de depuradores
Beloit que cuenta con unas platinas de ranuras para obtener una mejor limpieza,
por lo cual en esta parte del proceso se separan los rechazos que lograron pasar
en las etapas antes mencionadas esto es con la finalidad de obtener una pasta
suficientemente limpia para lograr la calidad y limpieza que nos exige nuestro
producto final (PAPEL).
Pasta con los rechazos ligeros (plásticos y unicel) y los rechazos pesados (grapas,
arenas, alambres, etc.).
La pasta aceptada por la platina se bombea a un tanque de almacenamiento,
donde se mantiene en agitación constante. Los rechazos ligeros se envían a una
criba de tambor con el fin de recuperar la fibra que contienen estos rechazos, la
basura es enviada al lugar que se tiene designado en el área de tiraderos. Los
rechazos pesados se tratan en igual forma solo que son manejados en un
depurador ciclónico KS 200/15.
Las impurezas de los depuradores ciclónicos se eliminan en una cámara de
rechazo.
Fraccionación: En esta etapa la pasta proveniente del cribado grueso es
alimentada a dos fraccionadores primarios (TAP-450) y la pasta que es aceptada
por estos equipos pasa a través de una platina ranurada y es enviada a un
espesador, el rechazo es alimentado a un fraccionador secundario (TAP-450) y la
pasta aceptada por este también es enviada al espesador y la rechazada se
manda a una etapa de limpieza ciclónica.
44
Depuración Ciclónica: Aquí la pasta recibe otro tratamiento para limpieza de
rechazos pesados (arena), se alimenta del rechazo del fraccionador secundario, y
alimenta a los limpiadores ciclónicos (Cleanpac 700 LD). La pasta aceptada de la
primera etapa de depuración ciclónica es enviada al sistema de cribado fino y la
rechazada es enviada a una segunda etapa de depuración ciclónica, el aceptado
de la segunda etapa se alimenta de nuevo a la primera etapa y el rechazo pasa a
una tercera etapa, el aceptado de la tercera etapa se alimenta a la segunda y el
rechazo pasa a la cuarta etapa de depuración ciclónica, el aceptado de la cuarta
etapa pasa a alimentarse en la tercera etapa y el rechazo se alimenta
directamente a cuatro fibermizer (FMZ), de donde el rechazo va directamente a los
tiraderos.
Cribado Fino: La pasta aceptada de los ciclones Cleanpac 700 LD, es alimentada
a la criba multietapas (Must 703), la pasta aceptada es enviada directamente al
espesador y el rechazo es alimentado a otra criba (TAP 120), de esta criba el
aceptado va al espesador y el rechazo es alimentado a otra criba (TAP 50), de
aquí el aceptado es alimentado nuevamente para la criba (TAP 120), y el rechazo
va a los tiraderos.
Espesador: El espesador es alimentado por los aceptados de Fraccionación y de
cribado fino, el aceptado es enviado a un tanque de almacenamiento en donde se
mantiene en agitación para después ser enviado a Dispersión o a Refinación.
Dispersión: En este sistema se le da un tratamiento a la pasta para eliminar las
ceras que aún alcanzaron a pasar. Consiste en alimentar la pasta a una prensa
para aumentar su consistencia y posteriormente se pasa a un precalentador donde
se le aplica vapor para aumentar la temperatura a un máximo de 100ºC y por
último pasa al Dispersor.
Refinación: Es el más importante en la preparación de la pasta, ahí se lleva a cabo
el tratamiento mecánico de acondicionamiento de las fibras que permiten una
buena formación de las hojas, además de darle algunas características físicas
optimas y de buena calidad en el producto terminado dependiendo de la
fabricación que se desee, se utilizan o se distribuyen los refinadores, después la
pasta se bombea a unos tanques de almacenamiento donde se mantiene en
45
agitación constante. De aquí la pasta se envía a las cajas elevadas para pasar al
sistema de limpieza de la máquina.
Limpieza: Las cajas de nivel colectan la pasta de los refinadores tratando que el
nivel de cobertura maneje solo pasta dispersada y soporte toda la pasta hecha con
papel viejo, la pasta se envía por efecto de gravedad a las bombas que
suministran a los Depuradores centrífugos y en etapas de tamizado, estos
complementan la limpieza de la pasta, que consta de cuatro etapas:
BASE
Etapa #1. 32 separadores tipo KS250/3E
Etapa #2. 11 separadores tipo KS250/3R
Etapa #3. 4 separadores tipo KS250/3E
Etapa #4. 1 separador tipo KS250/3E
COBERTURA
Etapa #1. 60 depuradores cónicos tipo HS160/6R
Etapa #2. 15 depuradores cónicos tipo HS160/6R
Etapa #3. 6 depuradores cónicos tipo HS160/6R
Etapa #4. 2 depuradores cónicos tipos Hs160/6R
La pasta que se acepta de la 1ª etapa se succiona y se envía a los depuradores
verticales de tamiz, lo que se rechaza de la primera etapa se recircula a través de
los separadores centrífugos de las primeras etapas, diluyéndose con agua blanca,
y en la cuarta etapa se inicia la depuración final.
Hay tres tipos de depuradores verticales de tamiz. Depurador 20, 31 y 40. Los
últimos clasifican la pasta antes de las cajas primaria y secundaria de nivel de la
máquina de papel correspondiente.
Los depuradores eliminan las impurezas que no pasan por el tamiz rotatorio, éstas
se envían a un tanque colector.
Los depuradores tipo 2 limpian los rechazos de los depuradores anteriores. Las
impurezas leves que resultan de este depurador se envían al tanque colector, las
impurezas pesadas se envían al tamiz vibratorio, donde el tamizado se conduce al
tanque de agua blanca, y de aquí se recircula a los depuradores tipo 20 y 31.
46
Sistema de recortes
Consiste en la recuperación de fibra o pasta, y está compuesto por las siguientes
unidades:
Couch-pit: Recibe los recortes de la máquina de papel y los flujos de los
dispersores o regaderas de limpieza de la tela, mantiene en agitación y
acondiciona la pasta a una consistencia óptima para seguir el proceso.
Press-pit: Esta unidad desintegra la pasta durante las roturas del papel en
la sección de prensas.
AN26-final:
Este pulper tiene tres funciones:
1. Absorción de las tiras de recortes de la bobinadora-cortadora.
2. Dilución y Desintegrador de merma.
3. Absorción de las roturas en la calandria.
Torre de recortes: Recolecta las diferentes pastas que provienen de las unidades
de desintegración de recortes y roturas de guías en el Couch-pit y AN-26 y las
mantiene en agitación. Acondiciona la pasta para el proceso de recuperación y
preparación de la misma.
Tanque intermediario: Recolecta la pasta del sistema de recuperación de fibras y
la mantiene en agitación para después bombearla al tanque donde se adiciona el
encolante, para formar parte de la pasta base siguiendo el proceso antes
mencionado.
Maquina de papel
Cuando se produce papel liner se prepara pasta base y pasta cobertura. La pasta
cobertura después que se refina y limpia entra a la caja de nivel de la mesa de
formación fourdrinier.
Las principales partes que componen la máquina de papel son:
Caja de entrada: La caja de entrada distribuye la pasta en la mesa de formación.
47
Mesa de formación: Reacomoda las fibras formándose así el papel, aquí se
elimina la mayor cantidad de agua en toda la máquina por medio de drenado y
succión.
La hoja formada en el duoformer se une con la del fourdrinier mucho antes de
entrar a las prensas. Aquí la eliminación de agua es menor y se efectúa por medio
de presión y succión.
Prensado: Cuando ya se consiguió la extracción máxima de agua por la acción de
la gravedad y del vacío, se somete la hoja a la acción de las prensas, en las que la
hoja es pasada por dos fieltros y exprimida entre dos rodillos para eliminar en una
primera y segunda prensa agua suficiente como para conseguir una hoja de hasta
39% de consistencia.
Secado: Finalmente la hoja pasa a la acción de secadores que cuenta con 53
cilindros calentados con vapor y repartidos en seis grupos en los que
paulatinamente se calienta la hoja y se va evaporando el agua hasta conseguir
una humedad del 7% que es con la que sale al mercado.
Dentro de esta sección de secado está ubicada después del tercer grupo de
secado, cuando la hoja tiene una humedad del 35 al 38%, la unidad Clupack que
le proporciona al papel un microcrepado y le da una elasticidad longitudinal de
hasta 15%, haciendo al papel altamente apto para que absorba la energía de las
cargas a que está sujeto cuando lo convierten en sacos. Este tratamiento se aplica
a los papeles Kraft destinados a sacos de alta resistencia. La unidad es capaz de
procesar hasta 510 toneladas por día.
Calandriado: En esta operación la hoja es sometida a la acción de rodillos de
acero soportados sobre sí mismos y que giran por arrastre del rodillo inferior que
está accionado, provocando con esto en la hoja una acción de satinado, lisura,
compactación y brillo, cualidades muy deseables en cartoncillos Liners y otras
clases de papeles.
Enrolladora: El papel que sale de la calandria o de los secadores se enrolla en un
rodillo de metal en forma continua y por medio de un transportador se envía a la
embobinadora.
48
Embobinadora: El carrete lleno en el tambor enrollador, es pasado a la bobinadora
por medio de grúas viajeras en donde se hacen los rollos del ancho y diámetro
que el cliente solicita. Los rollos salen uniformemente compactos y bien refilados
para ser rotulados, flejados, pesados, y finalmente remitidos a la zona de almacén
de producto terminado para ser embarcado a los clientes.
Tipos de producción
La máquina de papel produce tres líneas de productos:
o Cartoncillo Liner.
o Cartoncillo Corrugado o Médium.
o Pappel Kraft.
Cartoncillo Liner:
Esta línea puede producir a su vez:
a) Cartoncillo de una capa.
b) Cartoncillo de dos capas.
El cartoncillo de una capa se produce de manera tradicional en la mesa
Fourdrinier y exhibe generalmente las características clásicas de los cartoncillos.
Se utiliza para hacer cajas de cartón pegando dos capas sobre una de cartoncillo
corrugado que le da sustentación y soporte a la caja.
El cartoncillo de dos capas se produce fabricando una hoja normal en la mesa
Fourdrinier y otra que generalmente equivale al 25% del peso de la primera, en un
Duoformer colocado en la parte superior de la mesa Fourdrinier. Ambas hojas se
unen aún húmedas, recién terminada su etapa de formación ya como una sola
hoja se procesa en el resto de la máquina. Generalmente la caja inferior se fabrica
con materia prima barata porque queda como reverso en la hoja terminada
mientras que la capa superior o cobertura se fabrica con celulosa pura o con
celulosa blanca, es la cara del papel. Esta disposición mecánica de la máquina de
papel hace flexibles las posibilidades de su fabricación sobre todo en el terreno de
los Liners.
Cartoncillo corrugado o médium:
49
El cartoncillo corrugado o médium se fabrica con materias primas adecuadas de la
variedad de fibras secundarias porque, aunque no se requiere presentación pues
no se ve, porque queda entre dos capas de cartoncillo liner, si necesita tener una
rigidez suficiente para hacer consistentes y fuertes las cajas de cartón. De la
rigidez de este cartoncillo médium depende de los cartones que se elaboren con él
no se aplasten.
Papel Kraft:
El papel Kraft se fabrica con celulosa virgen porque su característica es ser
altamente resistente para soportar los esfuerzos a que es sometido como
envolvente contenedor de cemento, fertilizantes, etc. Y el trato severo que significa
el manejo y el transporte de esos productos. También se fabrican con este papel
bolsas de papel tipo supermercado.
La máquina de papel cuenta entre sus instalaciones con una unidad Clupack que
produce papel extensible para la fabricación de sacos multicapa. El papel
extensible tiene como característica de ser el mejor papel en el mundo para
fabricar sacos existentes.
Materias primas
La fábrica produce los papeles cartoncillos que se mencionaron empleando fibras
secundarias que compra en el mercado nacional y en el de los Estados Unidos de
Norteamérica. Se puede mencionar las siguientes materias primas:
1) Papel Liner usado.
2) Cajas de cartón corrugado usadas.
3) Papel Kraft usado.
4) Celulosa blanqueada que compra en el mercado de papeles.
Estas materias primas se utilizan solas o combinadas entre si para conseguir
productos que llenen las especificaciones de calidad del mercado mundial.
50
Producción La máquina de papel está diseñada para fabricar las siguientes cantidades de
cada línea:
Cartoncillo Liner 756 Ton/24Hrs.
Cartoncillo Médium 620 Ton/24Hrs.
Papel Kraft para sacos 516 Ton/24Hrs.
Estudio de calidad de la energía
El proyecto inicio con la realización de un recorrido de campo, para identificar
todas las subestaciones que alimentan a la máquina de papel. De este recorrido
de campo se encontró que existen 7 subestaciones en la nave industrial que
alimentan a la maquina de papel, las cuales se encuentran enumeradas de la
siguiente manera:
Subestación 12
Subestación 13
Subestación 14 A
Subestación 14 B
Subestación 15
Subestación 16
Subestación 17
Donde cada subestación cuenta con varios CCM’s distribuidos de la siguiente
manera:
51
SUBESTACIÓN CCM TOTAL
12 12 D1 12 D2 12 D3 12 D4
4
13 D1 D2 D3 D4 E1 E2 E3 E4 13C 9
14 A 13A
1
14 B G1 G2 G3A H1 H2 H4 G1B
7
15 A1 A2 A3 A4 13
E4 12 D4 12C 12B 12F 9
16 A1 A2 A3 B1 B2 12E1-1 12E1-
2 13E2-1
8
17 17A
1
Procedimiento El proyecto se realizó dentro del área de la máquina de papel tomando mediciones
diarias por periodos de tiempo de 24 horas en los CCM´s de bajo voltaje, es decir,
de 460v de diferentes subestaciones.
El plan de mediciones a seguir fue el siguiente:
FECHA MEDICIÓN S/N
CCM SUBESTACIÓN
Jueves 14-Viernes 15 X CCM D1 SUB. 13
Viernes 15-Sabado 16 X CCM D3 SUB. 13
Sábado 16-Domingo 17
X CCM D4 SUB. 13
Domingo 17-Lunes 18 X CCM D4 SUB. 13
Lunes 18-Martes 19 X CCM D2 SUB. 13
Martes 19-Miercoles 20
X CCM D2 SUB. 13
Miércoles 20-Jueves 21
X CCM D1 SUB. 12
Jueves 21-Viernes 22 X CCM D2 SUB. 12
Viernes 22-Sabado 23 O
Sábado 23-Domingo 24
O
Domingo 24-Lunes 25 O
Lunes 25-Martes 26 X MOTOR SUB. 15
Tabla 5.- Distribución de CCM`s
52
REFINADOR
Martes 26-Miercoles 27
X CCM D3 SUB. 12
Miércoles 27-Jueves 28
X CCM A1 SUB. 15
Jueves 28-Viernes 29 X CCM A1 SUB. 15
Viernes 29-Sabado 30 O
Sábado 30-Domingo 01
O
Domingo 01-Lunes 02 O
Lunes 02-Martes 03 X CCM A2 SUB. 15
Martes 03-Miercoles 04
X CCM D1 PARO SUB. 13
Miércoles 04-Jueves 05
X CCM D1 PARO SUB. 13
Jueves 05-Viernes 06 X CCM A3 SUB. 15
Viernes 06-Sabado 07 O
Sábado 07-Domingo 08
X CCM A04 SUB. 15
Domingo 08-Lunes 09 X CCM A04 SUB. 15
Lunes 09-Martes 10 X CCM E-4 SUB. 15
Martes 10-Miercoles 11
O
Miércoles 11-Jueves 12
O
Jueves 12-Viernes 13 X CCM E-P SUB. 13
Viernes 13-Sabado 14 X CCM G-1 SUB. 14-B
Sábado 14-Domingo 15
X CCM G-2 SUB. 14-B
Domingo 15-Lunes 16 X CCM G-2 SUB. 14-B
Lunes 16-Martes 17 O
Martes 17-Miercoles 18
O
Miércoles 18-Jueves 19
O
Jueves 19-Viernes 20 X CCM G-P SUB. 14-B
Viernes 20-Sabado 21 X CCM A-P SUB. 16
Sábado 21-Domingo 22
O
Domingo 22-Lunes 23 O
Lunes 23-Martes 24 X CCM B-P SUB. 16
Martes 24-Miercoles O
53
25
Miércoles 25-Jueves 26
X CCM D-P SUB. 12
Jueves 26-Viernes 27 O
Viernes 27-Sabado 28 O
Sábado 28-Lunes 30 O
Lunes 30-Martes 31 X CCM A-P SUB. 15
El aparato que se utilizó para realizar las mediciones es un analizador de la
calidad de la energía, el AMC/POWER PAD 3945, el cual cuenta con las
siguientes características de entrada:
480v RMS en fase-neutro
960v RMS fase-fase
Máximo de soporte de corriente de 6500A al utilizar el AmpFlex.
Los parámetros a medir fueron:
Flickers
Voltaje RMS
Corriente RMS
THD
FK
Factor de Potencia (FP)
Armónicos en Voltaje
Armónicos en Corriente
Desfasamientos
Transitorios (Sags y Swells)
Tabla 6.- Plan de mediciones
54
El diagrama de conexión se muestra a continuación:
ANALIZADOR
PINZAS DE VOLTAJE
PINZAS DE CORRIENTE
FASES DE LA RED ELÉCTRICA
CABLES DE CORRIENTE PLACAS DE
COBRE
Figura 17.- Diagrama de conexión
55
A continuación se muestra el diagrama unifilar del CCM 13-D1, donde se muestra
el punto de medición.
Figura 18.-Conexión de analizador de redes en CCM
Figura 19.- Lectura del analizador de redes
56
DIAGRAMA UNIFILAR
Icc 115 KV (3Ø)= 4144.8 a
Icc 115 KV (1Ø)= 5496.3 a
Transformador T-1
20/22 MVA
115-13.8/ 7.97 KV
Icc 3Ø = 19941 a
13.8 KV Icc 1Ø = 26475.4 a
13.8KV Icc 3Ø = 11513.2 a
13.8 KV Icc 3Ø = 10564.8 a
SUBESTACIÓN 13, CCM 13-D1
Tablero G.E.
Tablero Siemens
K7
K4
K5
K4
M
125A
Subestacion # 13
TD-13D
Transformador T-13D1500 KVA
13.2 / 0.46 KV
3200 A
Icc 3Ø= 20232A0.46kv
1600 A
CCM 13-D1467 HP
Subestacion # 13
Medición
Figura 20.- Diagrama unifilar CCM 13-D1, con la ubicación del punto de medición
57
Las mediciones tomadas se encuentran en el anexo 1, del total de mediciones se
encontraron cinco casos relevantes los cuales se muestran a continuación:
CCM 13 D1
El día 14 de junio del 2012 se encuentra en las mediciones que existen
elevaciones de importancia del THD presentadas a las 9:30 a.m. con un promedio
de 16.793 %lo que se encuentra fuera de norma (15 % ) según la norma IEC, las
graficas de dichas mediciones se encuentran en anexo 2.
La bitácora de tercer turno para dicho día muestra lo siguiente: “Se acudió
al área de efluentes a revisar la banda transportadora de lodos de la prensa, se
encontró con disparo en el interruptor termomagnético, se meggeo el equipo
dando mal, se revisa motor en campo y se corrige cortocircuito en la alimentación
quedo en servicio con 3A.”
A continuación se muestran las mediciones del CCM 13-D1.
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Muestras Duración Unidades
Frecuencia 14/06/2012 03:00:00
p.m. 59.995 59.82 60.14 4140
11:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
V1 RMS 14/06/2012 03:00:00
p.m. 270.778 264.3 274.6 V
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
V2 RMS 14/06/2012 03:00:00
p.m. 270.934 264.3 274.7 V
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
V3 RMS 14/06/2012 03:00:00
p.m. 271.228 264.3 275 V
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
A1 RMS 14/06/2012 03:00:00
p.m. 172.185 122.7 413.9 A
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
A2 RMS 14/06/2012 03:00:00
p.m. 139.173 103.6 319.7 A
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
A3 RMS 14/06/2012 03:00:00
p.m. 168.728 124.6 408.8 A
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
A1 THD 14/06/2012 03:00:00
p.m. 3.886 1.9 9.9 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
A2 THD 14/06/2012 03:00:00
p.m. 3.638 1.4 8.9 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
A3 THD 14/06/2012 03:00:00
p.m. 3.699 1.6 9.6 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
58
V1 THD 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.328 0.5 1.8 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
V2 THD 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.186 0.4 1.9 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
V3 THD 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.467 0.5 1.9 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Aunb (IEC) 14/06/2012 03:00:00
p.m. 7.373 4.9 14.2 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Aunb (IEEE)
14/06/2012 03:00:00
p.m. 13.608 10.7 16.4 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Vunb (IEC) 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.098 0 0.2 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Vunb (IEEE)
14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.093 0 0.2 %
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Pst1 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.339 0.18 1.7
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Pst2 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.314 0.15 1.84
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Pst3 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.364 0.16 1.9
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Plt1 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.513 0.24 0.71
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Plt2 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.544 0.2 0.79
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Plt3 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.597 0.25 0.74
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
KF1 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.084 1.01 1.42
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
KF2 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.084 1 1.39
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
KF3 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.063 1 1.38
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
W Total 14/06/2012 03:00:00
p.m. 82.309 59.531 214.024 k W
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
W1 14/06/2012 03:00:00
p.m. 31.324 22.908 82.261 k W
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
W2 14/06/2012 03:00:00
p.m. 22.226 14.109 57.756 k W
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
W3 14/06/2012 03:00:00
p.m. 28.76 19.833 77.004 k W
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
59
Wh Total 14/06/2012 03:00:00
p.m. 1.893 M Wh
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Wh1 14/06/2012 03:00:00
p.m. 720.446 k Wh
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Wh2 14/06/2012 03:00:00
p.m. 511.197 k Wh
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Wh3 14/06/2012 03:00:00
p.m. 661.47 k Wh
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
PF Mean 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.659 0.547 0.743
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
PF1 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.703 0.76 0.798
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
PF2 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.614 0.446 0.73
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
PF3 14/06/2012 03:00:00
p.m. 0.659 0.544 0.738
23:00:00 p.m.
(h:min:s)
CCM 13 D3
El 15 de junio del 2012 se presentas tres casos de elevación de corriente
por armónicas trayendo consigo otros problemas como una disminución en el
factor de potencia de -0.82. Las horas a las que se presentan estos sucesos son
5:10 am, 9:00 a.m. y 10:35 am.
En la bitácora se encontró que para esas horas sucedió lo siguiente: “Línea
1 de pastas entra en servicio a las 5:00 a.m. aprox. Rompimiento de hoja: 8:55 a
9:01 rompe hoja en la primera sección, por tiro apretado.10:17 a 10:30 rompe hoja
el CLUPAK, por bola de pasta.”
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Muestras Duración Unidades
Frecuencia 15/06/2012 02:40:00
p.m. 59.997 59.89 60.12 4320
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
V1 RMS 15/06/2012 02:40:00
p.m. 271.838 263.5 274.5 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 RMS 15/06/2012 02:40:00 270.641 262.7 273.4 V 1:00:00:00 (d:h:min:s)
Tabla 7.- Mediciones del CCM 13-D1
60
p.m. p.m.
V3 RMS 15/06/2012 02:40:00
p.m. 271 263 274 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
A1 RMS 15/06/2012 02:40:00
p.m. 119.37 1.8 866.6 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 RMS 15/06/2012 02:40:00
p.m. 124.476 0 882.8 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 RMS 15/06/2012 02:40:00
p.m. 130.15 1.9 912 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
A1 THD 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.929 1.4 28.6 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 THD 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.614 0 12.4 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 THD 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.484 1 38.9 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V1 THD 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.312 0.9 1.7 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 THD 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.174 0.9 1.6 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 THD 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.077 0.8 1.6 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Aunb (IEC) 15/06/2012 02:40:00
p.m. 4.281 0 4.6 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Aunb (IEEE)
15/06/2012 02:40:00
p.m. 5.272 2.8 100 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEC) 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.131 0 0.2 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEEE)
15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.222 0.2 0.3 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Pst1 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.272 0.15 1.4
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst2 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.285 0.16 0.98
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst3 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.247 0.15 1.62
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Plt1 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.372 0.23 0.45
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt2 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.352 0.22 0.39
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt3 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0.366 0.21 0.45
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
61
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
KF1 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.015 1 2.51
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF2 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.002 1 1.48
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF3 15/06/2012 02:40:00
p.m. 1.15 1 30.57
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
W Total 15/06/2012 02:40:00
p.m. -80.571 -402.3 -0.157 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W1 15/06/2012 02:40:00
p.m. -25.263 -129.4 -0.033 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W2 15/06/2012 02:40:00
p.m. -27.325 -134.9 0 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W3 15/06/2012 02:40:00
p.m. -27.983 -137.9 -0.109 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Wh Total 15/06/2012 02:40:00
p.m. 0 M Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh1 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.138 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh2 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.149 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh3 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.152 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
PF Mean 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.821 -0.88 -0.075
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF1 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.806 -0.877 -0.065
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF2 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.839 -0.886 0
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF3 15/06/2012 02:40:00
p.m. -0.819 -0.878 -0.135
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
CCM 12 D1
El día 20 de junio del 2012 se presenta un gran nivel de THD en el CCM D1
de la subestación 12, provocando un desbalance de un 20% y una elevación en el
factor K de hasta 12.9 en la tercera fase.
Tabla 8.- Mediciones del CCM 13-D3
62
Al revisar la bitácora de mantenimiento eléctrico se encontró que para el
tercer turno a esa hora se presento lo siguiente: “Piden de efluentes checar
contactos del laboratorio, así como señales de instrumentos donde toman lecturas.
Se acude, encontrando que un circuito de contactos y alumbrado del lab. No tiene
voltaje. Se checa el transformador que alimenta a estos, llegándole al primario
453V pero en el secundario salen AB 90V, BC 64V y CA 41V. Se informa de esto
al Ing. Rodimiro Reyes.”
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Muestras Duración Unidades
Frecuencia 20/06/2012 03:30:00
p.m. 59.998 59.91 60.09 4320
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
V1 RMS 20/06/2012 03:30:00
p.m. 257.058 251 261.9 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 RMS 20/06/2012 03:30:00
p.m. 257.459 251.7 262.5 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 RMS 20/06/2012 03:30:00
p.m. 257.092 251.4 262.1 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
A1 RMS 20/06/2012 03:30:00
p.m. 115.984 84.9 182.8 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 RMS 20/06/2012 03:30:00
p.m. 121.691 88.9 178.8 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 RMS 20/06/2012 03:30:00
p.m. 111.345 76.8 179.2 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
A1 THD 20/06/2012 03:30:00
p.m. 5.987 2.8 13.5 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 THD 20/06/2012 03:30:00
p.m. 3.888 2.3 10.5 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 THD 20/06/2012 03:30:00
p.m. 4.443 2.5 17.3 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V1 THD 20/06/2012 03:30:00
p.m. 1.15 0.5 1.6 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 THD 20/06/2012 03:30:00
p.m. 1.163 0.5 1.7 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 THD 20/06/2012 03:30:00
p.m. 1.087 0.4 1.5 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Aunb (IEC) 20/06/2012 03:30:00
p.m. 8.82 5 20 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Aunb 20/06/2012 03:30:00 4.798 1.4 8.1 % 1:00:00:00 (d:h:min:s)
63
(IEEE) p.m. p.m.
Vunb (IEC) 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.131 0 0.2 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEEE)
20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.107 0 0.2 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Pst1 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.255 0.16 0.99
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst2 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.253 0.16 1.03
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst3 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.226 0.15 1.07
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Plt1 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.348 0.2 0.71
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt2 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.338 0.22 0.74
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt3 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.334 0.17 0.72
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
KF1 20/06/2012 03:30:00
p.m. 2.064 1.13 6.29
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF2 20/06/2012 03:30:00
p.m. 1.357 1.05 4.01
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF3 20/06/2012 03:30:00
p.m. 1.409 1.05 12.92
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
W Total 20/06/2012 03:30:00
p.m. 79.733 56.863 111.865 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W1 20/06/2012 03:30:00
p.m. 27.887 20.107 38.803 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W2 20/06/2012 03:30:00
p.m. 27.579 20.251 37.714 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W3 20/06/2012 03:30:00
p.m. 24.267 16.505 35.519 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Wh Total 20/06/2012 03:30:00
p.m.
1.914 M Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh1 20/06/2012 03:30:00
p.m.
669.291 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh2 20/06/2012 03:30:00
p.m.
661.906 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh3 20/06/2012 03:30:00
p.m.
582.397 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades PF Mean 20/06/2012 03:30:00 0.89 0.73 0.908 1:00:00:00 (d:h:min:s)
64
p.m. p.m.
PF1 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.939 0.715 0.944
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF2 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.882 0.775 0.9
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF3 20/06/2012 03:30:00
p.m. 0.85 0.699 0.885
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
CCM 13 D1 Día de paro general de actividades
El día 3 de Julio del 2012 se presenta un paro general programado de la
industria y se presenta un aumento en los niveles de armónicos provocando altos
porcentajes de desbalance durante todo el día.
La bitácora muestra la energización de todos los dispositivos eléctricos es
por ello que se decidió no escribirla y generalizar todo como arranque de equipos.
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Muestras Duración Unidades
Frecuencia 03/07/2012 11:00:00
p.m. 59.997 59.89 60.09 8640
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
V1 RMS 03/07/2012 11:00:00
p.m. 270.147 259.1 280.2 V
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 RMS 03/07/2012 11:00:00
p.m. 270.963 259.2 281.9 V
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 RMS 03/07/2012 11:00:00
p.m. 271.101 259.2 281.6 V
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
A1 RMS 03/07/2012 11:00:00
p.m. 98.225 0 366.9 A
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 RMS 03/07/2012 11:00:00
p.m. 100.736 0 371.5 A
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 RMS 03/07/2012 11:00:00
p.m. 87.081 0 328.3 A
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades A1 THD 03/07/2012 11:00:00 3.599 0 11.5 % 2:00:00:00 (d:h:min:s)
Tabla 9.- Mediciones del CCM 12-D1
65
p.m. p.m.
A2 THD 03/07/2012 11:00:00
p.m. 3.376 0 10.8 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 THD 03/07/2012 11:00:00
p.m. 4.04 0 10.9 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V1 THD 03/07/2012 11:00:00
p.m. 1.387 0.5 3.4 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 THD 03/07/2012 11:00:00
p.m. 1.219 0.5 3.6 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 THD 03/07/2012 11:00:00
p.m. 1.541 0.5 3.8 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Aunb (IEC) 03/07/2012 11:00:00
p.m. 13.32 0 35.5 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Aunb (IEEE)
03/07/2012 11:00:00
p.m. 32.111 0 200 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEC) 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.17 0 0.4 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEEE)
03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.27 0 0.5 %
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Pst1 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.319 0.17 1.72
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst2 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.299 0.14 1.97
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst3 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.327 0.14 2.45
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Plt1 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.451 0.22 0.56
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt2 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.484 0.17 0.6
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt3 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.531 0.22 0.68
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
KF1 03/07/2012 11:00:00
p.m. 1.095 1 2.19
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF2 03/07/2012 11:00:00
p.m. 1.087 1 1.97
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF3 03/07/2012 11:00:00
p.m. 1.151 1 1.46
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
W Total 03/07/2012 11:00:00
p.m. 36.696 0 196.762 k W
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W1 03/07/2012 11:00:00
p.m. 14.769 0 71.122 k W
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
66
W2 03/07/2012 11:00:00
p.m. 11.442 0 66.545 k W
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W3 03/07/2012 11:00:00
p.m. 10.484 0 63.391 k W
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Wh Total 03/07/2012 11:00:00
p.m.
1.761 M Wh
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh1 03/07/2012 11:00:00
p.m.
708.921 k Wh
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh2 03/07/2012 11:00:00
p.m.
549.236 k Wh
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh3 03/07/2012 11:00:00
p.m.
503.246 k Wh
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
PF Mean 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.459 0 0.809
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF1 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.543 0 0.832
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF2 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.389 0 0.806
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF3 03/07/2012 11:00:00
p.m. 0.445 0 0.789
2:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Tabla 10.- Mediciones del CCM 13-D1 (paro)
67
CCM 15 A3
El día 5 de julio del 2012 se presenta un caso en las mediciones el cual
muestra grandes caídas de corriente pero a la par de estas, muestra altos niveles
de armónicos de corriente.
Las armónicas de mas alto nivel son las del orden 5 y 7 y se presentan en
las horas: 3:30 p.m., 4:20 p.m., 6:26 p.m., 6:56 p.m., 9:57 p.m., 7:15 a.m., 8:20
a.m., 1:15, p.m.
La bitácora solo muestra arranque de equipos y reparación de luminarias.
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Muestras Duración Unidades
Frecuencia 05/07/2012 01:40:00
p.m. 59.999 59.89 60.14 4320
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
V1 RMS 05/07/2012 01:40:00
p.m. 257.588 253.4 263.9 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 RMS 05/07/2012 01:40:00
p.m. 256.977 252.7 263.3 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 RMS 05/07/2012 01:40:00
p.m. 257.127 252.9 263.4 V
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora RMS Min Max Unidades Duración Unidades
A1 RMS 05/07/2012 01:40:00
p.m. 323.532 278.9 341.3 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 RMS 05/07/2012 01:40:00
p.m. 328.044 279.3 346.9 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 RMS 05/07/2012 01:40:00
p.m. 325.441 275.8 350.6 A
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
A1 THD 05/07/2012 01:40:00
p.m. 9.55 8.9 11.1 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A2 THD 05/07/2012 01:40:00
p.m. 5.688 8.9 11.6 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
A3 THD 05/07/2012 01:40:00
p.m. 9.717 8.7 11.5 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V1 THD 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.879 0.7 1.5 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V2 THD 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.769 0.6 1.5 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
V3 THD 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.824 0.6 1.4 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
68
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Aunb (IEC) 05/07/2012 01:40:00
p.m. 100 100 100 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Aunb (IEEE)
05/07/2012 01:40:00
p.m. 1.017 0 1.9 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEC) 05/07/2012 01:40:00
p.m. 100 100 100 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Vunb (IEEE)
05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.134 0.1 0.2 %
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Pst1 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.194 0.15 1.72
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst2 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.228 0.16 2.15
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Pst3 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.191 0.16 1.67
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Plt1 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.255 0.18 0.42
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt2 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.292 0.18 0.47
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Plt3 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.241 0.18 0.4
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
KF1 05/07/2012 01:40:00
p.m. 1.249 1.19 1.41
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF2 05/07/2012 01:40:00
p.m. 1.245 1.19 1.4
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
KF3 05/07/2012 01:40:00
p.m. 1.232 1.17 1.39
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
W Total 05/07/2012 01:40:00
p.m. 161.639 129.3 178.435 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W1 05/07/2012 01:40:00
p.m. 53.59 43.034 59.333 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W2 05/07/2012 01:40:00
p.m. 54.398 44.113 58.762 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
W3 05/07/2012 01:40:00
p.m. 53.651 42.122 60.539 k W
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
Wh Total 05/07/2012 01:40:00
p.m.
3.879 M Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh1 05/07/2012 01:40:00
p.m.
1.286 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Wh2 05/07/2012 01:40:00
p.m.
1.306 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
69
Wh3 05/07/2012 01:40:00
p.m.
1.288 k Wh
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Nombre Fecha Hora Prom Min Max Unidades Duración Unidades
PF Mean 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.643 0.584 0.678
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF1 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.643 0.58 0.685
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF2 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.646 0.589 0.67
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
PF3 05/07/2012 01:40:00
p.m. 0.641 0.577 0.68
1:00:00:00 p.m.
(d:h:min:s)
Una vez concluidas las mediciones se procedió a su respectivo análisis y a la par
se inicio con la investigación sobre la norma ISO 50001, norma en la cual la
empresa Bio-pappel desea certificarse.
Tabla 11.- Mediciones del CCM 15-A3
70
NORMA ISO 50001
ISO 50001:2011 se trata de un nuevo estándar Internacional desarrollado por ISO
(International Organization for Standardization) donde se establecen los requisitos
para la gestión adecuada de la energía, orientado a la aplicación en todo tipo de
empresas y organizaciones, grandes y pequeñas tanto del ámbito público o
privado, bien se dediquen a la provisión de servicios o a la elaboración de
productos o equipos.
ISO 50001 establece un marco para las instalaciones industriales, comerciales,
institucionales, gubernamentales, o de cualquier tipo para administrar la energía.
Se trata pues de una orientación hacia el ahorro energético de cualquier tipo de
organización, pretendiendo conseguir con su aplicación en los principales sectores
económicos nacionales, una influencia notable en el consumo de energía mundial,
siendo la norma de referencia en el Sector energético, hasta tal punto que el
mismo organismo internacional apunta hacia una reducción del consumo
Energético del 60% a nivel mundial.
Orígenes de la norma ISO 50001
ISO 50001 se desarrolla a petición de la Organización del Desarrollo Industrial de
Naciones Unidas (UNIDO) que había reconocido la necesidad de la industria de un
estándar internacional como respuesta eficaz al cambio del climático que ya
promovían la proliferación de los distintos estándares nacionales de la Gestión de
la Energía.
ISO 50001 fue preparada por el comité de proyecto ISO/PC 242, en el que
participaron expertos en normativas locales de 44 países miembros del American
National Standards Institute (ANSI) y de la Associcao Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT) con la colaboración de organizaciones tales como UNIDO y el
Concejo Mundial de la Energía.
71
Esta norma también se ha inspirado en normativas de diversos países tales como:
China, Dinamarca, Irlanda, Japón, Corea, Holanda, Suecia, Tailandia, USA y
normas de la comunidad Europea.
La presentación de la Norma ISO 50001 se realiza el 17 de junio de 2011 en el
Centro Internacional de Conferencias de Ginebra (CICG).
Los objetivos de la ISO 50001
ISO 50001 quiere ser una herramienta para las organizaciones del sector público y
privado para aumentar su eficiencia energética, orientada a la reducción de costos
y consumos de energía. Además quiere ser, un marco reconocido para la
integración de la eficiencia energética en sus prácticas de gestión.
Para ello, las organizaciones multinacionales pueden tener acceso a un estándar
único y armonizado para la implementación en toda la organización de un método
coherente de mejora continua en la gestión de la energía.
Principales objetivos de la norma:
Ayudar a las organizaciones a hacer un mejor uso en el consumo
energético contando con los activos energéticos existentes.
Facilitar la transparencia la comunicación sobre la gestión de los recursos
energéticos.
Promover las prácticas óptimas de gestión energética y reforzar el buen uso
de la energía en las pautas de gestión de una empresa.
Ayudar a las empresas a evaluar y priorizar la implementación de nuevas
tecnologías de eficiencia energética.
Promover la eficiencia energética en toda la cadena de suministro
Promover proyectos de reducción de emisiones de gases de efecto
invernadero
Permitir la integración con otros sistemas de gestión, como medio
ambiente, Salud y seguridad.
72
Beneficios de la ISO 50001
En Común con todas las normativas ISO, el estándar ISO 50001 está pensado
para cualquier tipo de Organización, no importando su tamaño, actividad o
localización.
ISO 50001 como todas las normas ISO no fija los objetivos de la eficiencia
energética, sino que establece un método de Gestión de la Energía que establece
una línea de base para luego establecer un sistema de mejora continua. De esta
forma, la aplicación de esta normativa se realiza de una forma adaptada al ritmo,
capacidad y contexto de cada empresa.
Metodología de la norma ISO 50001
ISO 50001 se basa en el modelo genérico del sistema de gestión ISO que ya es
una referencia para cerca de un millón en organizaciones todo el mundo que ya
han implementado sistemas tales como ISO 9001 (gestión de calidad), ISO 14001
(gestión medioambiental), ISO 22000 (seguridad alimentaria), ISO / IEC 27001
(seguridad de la información) etc…
En particular, la norma ISO 50001 se basa en la metodología Plan-Do-Check-Act
proceso de mejora continua del sistema de gestión de la energía basado en
Planificar-Hacer-Verificar – Actuar.
73
Estas características comunes a la mayor parte de las normas ISO permiten a las
organizaciones integrar la gestión de la energía con la gestión de la calidad, el
medio ambiente, seguridad de la información etc.
ISO 50001 proporciona un marco de requisitos permite a las organizaciones:
Desarrollar una política para un uso más eficiente de la energía
Fijar metas y objetivos para cumplir con la política
Utilizar los datos para entender mejor y tomar decisiones en materia de
energía uso y consumo
Medir los resultados
Revisar la efectividad de la política
Mejorar continuamente la gestión de la energía.
La norma ISO 50001 puede ser implementada de forma individual o integrada con
la gestión de otros las normas del sistema.
Figura 21.- Proceso de mejora continua de la norma ISO 50001
74
Contenido de la norma ISO 50001
Como hemos mencionado, el Standard ISO 50001 se basa en la conocida
metodología PDCA
Plan : Establecer una Plan Energético en la organización de acuerdo a una
planificación que establezca acciones concretas y objetivos para mejorar la
gestión de la energía y la Política Energética de la organización
Do: Implementar las acciones previstas en la planificación establecida por la
dirección.
Check: Monitorizar los resultados estableciendo los indicadores adecuados que
determinen el grado de cumplimiento de los objetivos de la planificación
establecida de forma que podamos valorar y divulgar correctamente los
resultados.
Act: Revisión de los resultados para tomar las acciones de corrección y mejora
que se estimen oportunas
Figura 22.- Estructura del plan energético de la norma ISO 50001 con base en la
metodología PDCA
75
Estructura de la Norma
1. Objeto y campo de aplicación.
2. Referencias normativas.
3. Términos y definiciones.
4. Requisitos del sistema de gestión de la energía.
a. Requisitos generales: Define el objetivo de la norma: mejora del
desempeño energético para así identificar las oportunidades de mejora y
su implementación.
b. Responsabilidad de la dirección: Define los requisitos en relación al
compromiso de la dirección de la empresa con el apoyo al sistema de
gestión de la energía principalmente en cuanto a:
i. Asignación de responsabilidades
ii. Asignación de recursos
c. Política energética: Define los requisitos para establecer un plan de mejora
en el desempeño energético, basado en los siguientes puntos:
i. Compra de productos y servicios energéticamente eficientes.
ii. Compromiso con la mejora continua del desempeño energético
(todo lo relacionado con la eficiencia en el uso y consumo de la
energía).
iii. Compromiso de cumplimiento con los requisitos legales y los
acordados internamente en relación con el uso eficiente de la
energía.
d. Planificación energética: Se establecen los requisitos para la elaboración
de un documento de planificación energética, basado en:
i. Identificar requisitos legales y otros requisitos.
ii. Revisión energética basándose en el análisis del consumo de
energía, la identificación de las áreas de uso significativo de la
energía y la identificación y registro de las oportunidades de mejora
del desempeño energético.
iii. Establecer una línea de base de uso y consumo energético en base
al estudio del punto anterior.
iv. Establecer los indicadores adecuados para realizar el seguimiento
del desempeño energético.
76
v. Establecer los objetivos y metas energéticas asi como planes de
acción para conseguirlos.
e. Implementación y operación: Define los requisitos de la implementación de
los planes de mejora del desempeño energético basado en:
i. Competencia de la organización en relación al uso de la energía
garantizada por formación y la toma de conciencia.
ii. Comunicación apropiada de la política energética en la
organización.
iii. Control documental
iv. Control operacional.
v. Diseño: Tomar e cuenta los criterios de eficiencia energética en el
diseño de nuevas instalaciones, reformas, compra de equipos,
especificaciones de productos, etc.
f. Verificación: Requisitos de la revisión del cumplimiento de los planes
energéticos establecidos mediante:
i. Seguimiento, mediciones y análisis.
ii. Evaluación del cumplimiento de los requisitos legales y otros
establecidos.
iii. Auditoria interna del sistema de gestión de la energía.
iv. No conformidades, acciones correctivas y preventivas.
v. Control de registros
g. Revisión por la dirección: Establecer los requisitos de revisión del sistema
de gestión de la energía de la organización para asegurarse de su
conveniencia, adecuación y eficacia continuas.
¿Por qué certificarse?
Los Beneficios de la aplicación de la norma ISO 50001 no solo son palpables a la
hora de evaluar las ventajas de orden interno, en cuanto a mejora de la eficiencia
de los procesos de una organización, sino que además por el hecho de obtener un
certificado obtenemos el reconocimiento de nuestros clientes y usuarios.
77
Por otro lado, el hecho de obtener una certificación, otorgada por un organismo
independiente, es una garantía de cara al exterior de la correcta aplicación del
Standard ISO 50001 y por tanto, de la correcta gestión de la energía en una
organización. (ISO, 2012).
78
Resultados
Según la norma EN 50160 de la CENELEC asociada a la norma 61000-4-30 de la IEC, las características de
alimentación en baja tensión son las siguientes:
PERTURBACIÓN MEDIDA LIMITES
INTERVALOS
DE
EVALUACIÓN
Porcentaje de
medidas dentro
de límites
durante el
intervalo
frecuencia promedio de la frecuencia de cada ciclo durante 10 s 1% al año 99,5%
4%/-6% 100,0%
variaciones de la tensión Promedio de la VAC de cada ciclo durante 10 min 10% cada semana 99,5%
10%/-15% 100,0%
variaciones rápidas de tensión Numero de eventos tipo escalón de tensión hasta el 10% de UN indicación 1
severidad del parpadeo Plt (2 horas) <1 cada semana 95%
huecos de tensión Numero de eventos (con UN < 0,9UN ) indicación 2 al año
interrupciones breves de la
tensión Numero de eventos (con UN < 0,01UN y t < 3 min)
indicación 3 al año
interrupciones largas de la
tensión Numero de eventos (con UN < 0,01UN y t > 3 min)
indicación 4 al año
sobretensiones (50Hz) Numero de eventos (con UN > 1,1UN y t > 10 ms) indicación 5
sobretensiones transitorias Numero de eventos (con UN > 1,1UN y t < 10 ms) indicación 6
Desequilibrio de la tensión Promedio de la Uinv/Udir de cada ciclo durante 10 min <2% cada semana 95%
Tensiones armónicas
Para cada armónico I, promedio de la Ui/UN en cada ciclo durante 10
min
Ver tabla cada semana 95%
Promedio del THD de la tensión referido a UN en cada ciclo durante 10
min
<8% cada semana 95%
Tensiones interarmónicas Por estudiar
Transmisión de señales Tensión eficaz de la señal transmitida promediado en 3 s Ver tabla cada día 99%
Tabla 12.- Especificaciones de alimentación en B.T. según la norma EN 50160
79
N° Indicación
1 Escalones del 5% de UN son normales. Escalones del 10% de UN pueden producirse varias veces al día
2 De 10 a 1000. La mayoría duran menos de 1 s y tienen una profundidad inferior al 60% de UN
3 De 10 a 1000. El 70% de las interrupciones duran menos de 1s
4 De 10 a 50
5 Generalmente no sobrepasan los 1.5 kV AC
6 Generalmente no sobrepasan los 6kV de cresta
Según la tabla anterior para las mediciones antes mencionadas, se encontró que las características de alimentación en
baja tensión de las subestaciones donde se realizó la medición están dentro de norma, en la siguiente tabla se muestran
los resultados:
PERTURBACIÓN CCM D1 CCM 13 D3 CCM 13 D1 PARO
Norma Medición Normado Norma Medición Normado Norma Medición Normado Frecuencia 4% a -6% (60Hz) 59.99 Hz SI 4% a -6% (60Hz) 59.997 SI 4% a -6% (60Hz) 59.997 SI
Variaciones de la tensión 10% a - 15% (RMS) 3.80% SI 10% a - 15% (RMS) 5.57% SI 10% a - 15% (RMS) 8.40% SI Variaciones rápidas de tensión Escalones 10 % V/D 4.20% SI Escalones 10 % V/D 1.34% SI Escalones 10 % V/D 0.30% SI
Severidad del parpadeo Menor a 1 en 2Hrs 0.3 SI Menor a 1 en 2Hrs 0.285 SI Menor a 1 en 2Hrs 0.327 SI
Interrupciones breves de la tensión 70% menores a 1
seg 20.00% SI 70% menores a 1
seg 20% SI 70% menores a 1
seg 20% SI Interrupciones largas de la tensión 10 a 50 al año 0 SI 10 a 50 al año 0 SI 10 a 50 al año 0 SI
Sobretensiones (50Hz) N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A Desequilibrio de la tensión > 2% en 2 min 0.10% SI > 2% en 2 min 0.13% SI > 2% en 2 min 0.17% SI
Tensiones armónicas THD Voltaje >8% 1.46% SI THD Voltaje >8% 1.31% SI THD Voltaje >8% 1.541 SI
Tabla 13.- Indicaciones de las norma EN 50160 para alimentación en B.T.
80
PERTURBACIÓN CCM 12 D1 CCM 15 A3
Norma Medición Normado Norma Medición Normado Frecuencia 4% a -6% (60Hz) 59.998 SI 4% a -6% (60Hz) 59.99 SI
Variaciones de la tensión 10% a - 15% (RMS) 0.90% SI 10% a - 15% (RMS) 1.50% SI Variaciones rápidas de tensión Escalones 10 % V/D 3.10% SI Escalones 10 % V/D 2.50% SI
Severidad del parpadeo Menor a 1 en 2Hrs 0.255 SI Menor a 1 en 2Hrs 0.228 SI
Interrupciones breves de la tensión 70% menores a 1 seg 20% SI 70% menores a 1 seg 20% SI
Interrupciones largas de la tensión 10 a 50 al año 0 SI 10 a 50 al año 0 SI Sobretensiones (50Hz) N/A N/A N/A N/A N/A N/A
Desequilibrio de la tensión > 2% en 2 min 0.13% SI > 2% en 2 min 100% NO
Tensiones armónicas THD Voltaje >8% 1.16% SI THD Voltaje >8% 0.88% SI
Únicamente hubo una alteración que se encuentra fuera de los limites establecidos por la norma durante el periodo de
medición, el cual se presento en el CCM 15 A3, dicha alteración fue un desequilibrio de tensión el cual fue del 100% por
lo que esta muy por arriba de la norma la cual establece que se permite un desequilibrio de tensión de mas del 2%
durante 2 minutos. De acuerdo a la bitácora elaborada durante el día de medición, se presentó una falla por parte de la
compañía suministradora lo cual provoco un corte en el suministro de energía eléctrica.
Se detectó que existe un área en la cual se presentan de manera continua alteraciones en la calidad de la energía, se
realizaron las mediciones pertinentes y se detectó que se produce una alta generación de armónicos, en el cual se
Tabla 14.-Comparación de resultados de las mediciones del S.E. de Bio-pappel contra la norma EN 50160
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aprecia una elevación del THD por arriba del 90% y una depresión de mas de 1000 A en valor RMS, generando una
elevación en el factor K de mas de 18 unidades.
El área antes mencionada se conoce como área de control (anexo 3), en la cual se encuentran diversos equipos de
control e instrumentación.
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Conclusiones
En este estudio se muestra el análisis de la calidad de la energía del sistema
eléctrico de la empresa Bio-Pappel, el cual arrojo que dicho sistema eléctrico tiene
una buena calidad de la energía ya que se encuentra dentro de los estándares de
las Normas IEC 61000-4-30 y UNE-EN 50160 y que los niveles encontrados en las
mediciones relevantes no superan los límites marcados por dichas normas, esto
debido a que aun siendo mediciones altas no se presentan en los porcentajes de
tiempo establecidos.
La buena calidad de la de la energía dentro del sistema se debe a que la empresa
cuenta con sistemas de filtrado de armónicas en las subestaciones que así lo
requirieron y banco de capacitores para la corrección del factor de potencia.
El estudio solo se enfocaría en las subestaciones mencionadas anteriormente,
pero a petición del área de instrumentación y control de la empresa se realizó el
análisis del área de control donde se encontró que la calidad de la energía es
inadecuada ya que se encuentran valores fuera de norma debido a que se detecto
una alta generación de armónicos ya que cuentan con un número elevado de
sistemas electrónicos para el control e instrumentación de diversos procesos, por
lo que se recomienda de instalación de filtros para armónicas exclusivas para
dicha área.
Respecto a la hipótesis planteada donde se proyecta que “un análisis de la calidad
de la energía proporcionará áreas de mejora para obtener la certificación ISO
50001”, se encontró lo siguiente.
La empresa Bio-Pappel establece dentro de su misión, visión e identidad la
preocupación y ocupación por la sustentabilidad dentro de su proceso de
producción por lo que cuenta con la certificación ISO 14001 e ISO 9001-2008,
para complementar aun mas esta visión la empresa estaría interesada en
certificarse en la norma ISO 50001.
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La norma ISO 50001 tiene como objetivos el aumento de la eficiencia energética,
la reducción de costos y la reducción en el consumo de energía eléctrica, una
buena calidad de la energía trae consigo todos los beneficios antes mencionados
ya que , por ejemplo, la presencia de armónicos provocara un aumento en la
corriente y a su vez un aumento en perdidas por efecto joule, todo esto produciría
una baja eficiencia energética, un aumento en el consumo energético y una baja
calidad de la energía eléctrica.
El estudio de la calidad de la energía será de mucha ayuda para obtener la
certificación ISO 50001 ya que dentro del proceso de mejora continua de dicha
norma (PDCA), el análisis de la calidad de la energía seria uno de los puntos
importantes a considerar dentro de el “planificar” (plan) ya que seria el punto
central de la política energética ya que abarca un gran número de aspectos a
cuidar (armónicos, FP, desequilibrios, transitorios, etc.).
Además dentro de la estructura del plan energético de la norma ISO 50001 con
base en la metodología PDCA, el estudio de la calidad de la energía seria la parte
medular, es decir, la monitorización.
El estudio nos proporcionaría la monitorización de los parámetros eléctricos ya
mencionados, los resultados arrojados por el mismo se compararían con el grado
de cumplimiento de los objetivos de la planificación establecida por la política
energética para posteriormente llevar acabo la revisión de estos y tomar acciones
de corrección y mejora que sean oportunas.
Dentro de los requisitos de la norma ISO 50001, los datos entregados por el
estudio de la calidad de la energía solventaría el punto que establece el uso de
datos para entender mejor y tomar decisiones en materia de energía, uso y
consumo.
Así mismo en la estructura de la norma ISO 50001 en el punto 4 Requisitos del
sistema de gestión de la energía, establece la incorporación de una política
energética (inciso c) y dentro de esta el compromiso de mejora continua del
desempeño energético, sin duda el estudio de calidad de la energía arrojó un área
de oportunidad para mejorar el desempeño energético, el área de control.
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También, el análisis realizado satisface el punto establecido por la norma, donde
requiere una planificación energética dentro de la cual se establece que es
necesaria una revisión energética basándose en el análisis de consumo de
energía, la identificación de las áreas de uso significativo de la energía y la
identificación y registro de oportunidades de mejora en el desempeño energético.
En base a todo esto, se esta en posibilidades de afirmar que la hipótesis planteada
es correcta, ya que el análisis de la calidad de la energía proporcionó áreas de
mejora.
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Recomendaciones
De acuerdo al resultado de las mediciones en el área de control se recomienda
realizar un estudio mas profundo de ésta área, para el calculo e instalación de
filtros de armónicas.
Así mismo se recomienda la adquisición de un equipo capaz de medir transitorios
(sags y swells), en intervalos de tiempo mas cortos, milisegundos (ms), esto con
la finalidad de poder realizar un análisis de Calidad de Energía más completo
mostrando las distorsiones creadas por los equipos de control.
A su vez también se recomienda la adquisición de equipos de instrumentación
como transformadores de potencial y corriente con el objetivo de poder medir en
sistemas de media tensión logrando con esto tener mediciones de toda la planta.
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Anexos
Mediciones obtenidas de la Subestación 13 CC; 13-D1 Periodo de medición 5 horas Frecuencia Voltaje
89
Corriente THD
90
Flicker (Plt) Factor de potencia
